鋰離子電池安全特性是如何實現(xiàn)的

鋰離子電池安全特性是如何實現(xiàn)的？

為了確保鋰離子電池安全可*的使用，專家們進行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計，以達到電池安全考核指標(biāo)。

（1）隔膜135℃自動關(guān)斷保護

采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達到135℃時，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可*。

（2）向電液中加入添加劑

在電池過充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

（3）電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)

電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時，電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

（4）各種環(huán)境濫用試驗

進行各項濫用試驗，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗，考察電池在實際使用環(huán)境下的性能情況。目前市場上的18650鋰電池良莠不齊，從市場價格7,8元到30多元不等就可見一斑。導(dǎo)致充電電壓不盡相同（有的18650鋰電池發(fā)現(xiàn)實際充電電壓達到4.4V了）的原因有：1.材質(zhì)不同（常見的正極材料有LiCoO2和磷酸鐵鋰等，所能容納鋰離子嵌入的能力大小的負(fù)極材料，所以標(biāo)稱電壓會出現(xiàn)3.6V、3.7V如果是同種材質(zhì)的不管電池尺寸形狀如何改變，開路電壓是一樣的）2.內(nèi)置保護板設(shè)計不同（如比較好的就有：電池過充功能：P+與P-之間加上充電器，對電池充電，電池電壓充到過充檢測電壓（4.3±0.04V）時，保護電路動作，切斷充電通路，實現(xiàn)過充保護

電池過放保護功能：在P+與P-之間接上負(fù)載讓電池放電，當(dāng)電池電壓下降到過放電壓（2.5±0.1）時，保護電路動作，關(guān)斷放電通路，實現(xiàn)過放保護

短路保護功能：當(dāng)P+與P-短路時，保護電路會在5-50uS內(nèi)迅速動作，切斷通路，實現(xiàn)短路保護

過流保護功能：當(dāng)V-端電壓達（0.15±0.02V）時，保護電路會在5-26ms內(nèi)迅速動作，切斷通路，實現(xiàn)過流保護）

3.材料以及電池的制作工藝，管理等的因素。如韓國LG

ICR18650S3鋰電池號稱真正的原裝A品的標(biāo)準(zhǔn)電壓3.7V，滿電電壓為：4.2V容量：2400MA產(chǎn)地：韓國LG

型號：ICR18650S3

容量：2200mAh

電壓：3.6V

充電方式：恒流-恒壓

充電電壓：4.2V

充電電流：1050mA

充電時間：2.5H

放電電流：1050mA

放電截至電壓：3.0V

循環(huán)壽命：500

充電溫度：0℃－＋45℃

放電溫度：－20℃－＋60℃

儲存溫度：0℃－＋60℃

尺寸：直徑18.4毫米×高65毫米

重量：約45克一般來講，18650鋰電池的一些數(shù)據(jù)：容量1800-2500mAh（0.5CA放電）標(biāo)稱電壓:有3.6V/3.7V電池內(nèi)阻:≤70mΩ(帶PTC)放電終止電壓:3.0V充電上限電壓:4.20±0.02V標(biāo)準(zhǔn)充電電流:0.5CA快速充電電流:1CA標(biāo)準(zhǔn)放電電流:0.5CA快速放電電流:1CA最大直徑（φ）18.3單位(mm)最大高度（H）65.0最大放電電流:2CA電池重量:45±6g在化成時，用稍高電壓（鋰離子電池最高可以到4.22V,再高有可能爆殼，漏液），可以使電解液比較好的浸潤電極，使鋰離子激活更徹底一些，激活時間也會相應(yīng)縮短節(jié)省這一步驟的時間，而反應(yīng)熱在不損害電池本身的情況下又可以給電池內(nèi)部的反應(yīng)提供一個能比較快速反應(yīng)的環(huán)境（溫度高反應(yīng)速度加快）。

鋰電池的一些標(biāo)準(zhǔn)如下:

電性能：

1、額定容量：0.5C放電，單體電池放電時間不低于2h，電池組放電時間不低于1h54min（95%）；

2、1C放電容量：1C放電，單體電池放電時間不低于57min（95%），電池組放電時間不低于54min（90%）；

3、低溫放電容量：-20℃下0.5C放電，單體或電池組放電時間均不低于1h12min（60%）；

4、高溫放電容量：55℃下0.5C放電，單體電池放電時間不低于1h54min（95%），電池組放電時間不低于1h48min（90%）；

5、荷電保持及恢復(fù)能力：滿電常溫下擱置28天，荷電保持放電時間不低于1h36min（80%），荷電恢復(fù)放電時間不低于1h48min（90%）；

6、儲存性能：進行貯存試驗的單體電池或電池組應(yīng)選自生產(chǎn)日期不足3個月的，貯存前充50％～60％的容量，在環(huán)境溫度40℃±5℃，相對濕度45％～75％的環(huán)境貯存90天。貯存期滿后取出電池組，用0.2C充滿電擱置1h后，以0.5C恒流放電至終止電壓,上述試驗可重復(fù)測試3次，放電時間不低于1h12min（60%）；

7、循環(huán)壽命：電池或電池組采用0.2C充電，0.5C放電做循環(huán)，當(dāng)連續(xù)兩次放電容量低于72min（60%）時停止測試，單體電池循環(huán)壽命不低于600次，電池組循環(huán)壽命不低于500次；

8、高溫擱置壽命：應(yīng)選自生產(chǎn)日期不足三個月的單體電池的進行高溫擱置壽命試驗，進行擱置前應(yīng)充入50%±5%的容量，然后在環(huán)境溫度為55℃±2℃的條下擱置7天。7天后將電池取出，在環(huán)境溫度為20℃±5℃下擱置2～5h。先以0.5C將電池放電至終止電壓，0.5h后按0.2C進行充電，靜置0.5h后，再以0.5C恒流放電至終止電壓，以此容量作為恢復(fù)容量。以上步驟為1周循環(huán)，直至某周放電時間低于72min（60%）,試驗結(jié)束。擱置壽命不低于56天（8周循環(huán)）。

安全性能：

1、持續(xù)充電：將單體電池以0.2ItA恒流充電，當(dāng)單體電池端電壓達到充電限制電壓時，改為恒壓充電并保持28d，試驗結(jié)束后，應(yīng)不泄漏、不泄氣、不破裂、不起火、不爆炸（相當(dāng)于滿電浮充）。

2、過充電：將單體電池用恒流穩(wěn)壓源以3C恒流充電，電壓達到10V后轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池爆炸或起火或充電時間為90min或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時停止充電，電池應(yīng)不起火、不爆炸（3C10V）；將電池組用穩(wěn)壓源以0.5ItA恒流充電，電壓達到n×5V（n為串聯(lián)單體電池數(shù)）后轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池組爆炸或起火或充電時間為90min或電池組表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時停止充電，電池應(yīng)不起火、不爆炸。

3、

強制放電（反向充電）：將單體電池先以0.2ItA恒流放電至終止電壓，然后以1ItA電流對電池進行反向充電，要求充電時間不低于90min，電池應(yīng)不起火、不爆炸；將電池組其中一只單體電池放電至終止電壓，其余均為充滿電態(tài)的電池，再以1ItA恒流放電至電池組的電壓為0V時停止放電，電池應(yīng)不起火、不爆炸。

4、短路測試：將單體電池經(jīng)外部短路90min，或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時停止短路，外部線路電阻應(yīng)小于50mΩ，電池應(yīng)不起火、不爆炸；將電池組的正負(fù)極用小于電阻0.1Ω的銅導(dǎo)線連接直至電池組電壓小于0.2V或電池組表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃），電池應(yīng)不起火、不爆炸

機械實驗：

1、擠壓：將單體電池放置在兩個擠壓平面中間，逐漸增加壓力至13kN，圓柱形電池擠壓方向垂直于圓柱軸的縱軸，方形電池擠壓電池的寬面和窄面。每只電池只能接受一次擠壓。試驗結(jié)果應(yīng)符合4.1.2.1的規(guī)定。在電池組上放一直徑為15cm的鋼棒對電池組的寬面和窄面擠壓電池組，擠壓至電池組原尺寸的85％，保持5min，每個電池組只接受一次擠壓。

2、針刺：將單體電池放在一鋼制的夾具中，用φ3mm～φ8mm的鋼釘從垂直于電池極板的方向貫穿（鋼針停留在電池中），持續(xù)90min，或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時停止試驗。

3、重物沖擊：將單體電池放置于一鋼性平面上，用直徑15.8mm的鋼棒平放在電池中心，鋼棒的縱軸平行于平面，讓重量9.1kg的重物從610mm高度自由落到電池中心的鋼棒上；單體電池是圓柱形時，撞擊方向垂直于圓柱面的縱軸；單體電池是方形時，要撞擊電池的寬面和窄面，每只電池只能接受一次撞擊。

4、機械沖擊；將電池或電池組采用剛性固定的方法（該方法能支撐電池或電池組的所有固定表面）將電池或電池組固定在試驗設(shè)備上。在三個互相垂直的方向上各承受一次等值的沖擊。至少要保證一個方向與電池或電池組的寬面垂直，每次沖擊按下述方法進行：在最初的3ms內(nèi)，最小平均加速度為735m/s2，峰值加速度應(yīng)該在1225m/s2和1715m/s2之間。

5、

振動：將電池或電池組直接安裝或通過夾具安裝在振動臺面上進行振動試驗。試驗條件為頻率10Hz～55Hz，加速度29.4m/s2，X,Y,Z每個方向掃頻循環(huán)次數(shù)為10次，掃頻速率為1oct/min。

6、自由跌落：將單體電池或電池組由高度（最低點高度）