《電子技術(shù)應(yīng)用》
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有鋰有憂:如何正確選擇動力鋰電池產(chǎn)品
摘要: 有著“終極能源”和“綠色能源”之稱的鋰離子電池,自上世紀90年代問世以來,從電子類產(chǎn)品中的紐扣電池,手機、DC類數(shù)碼產(chǎn)品中的鋰電池,到電動汽車中的動力蓄電池,被日益廣泛應(yīng)用在人們的生產(chǎn)和生活中。
Abstract:
Key words :

        有著“終極能源”和“綠色能源”之稱的鋰離子電池,自上世紀90年代問世以來,從電子類產(chǎn)品中的紐扣電池,手機、DC類數(shù)碼產(chǎn)品中的鋰電池,到電動汽車中的動力蓄電池,被日益廣泛應(yīng)用在人們的生產(chǎn)和生活中。同其他電池相比,鋰離子電池不管是從體積上、重量上,還是從性能上,都有著很大的優(yōu)越性。

        要使用在合理電壓容量范圍之內(nèi)的鋰電池 

        片面地追求超大容量,超高電壓的做法是錯誤的。首先,任何事物都要經(jīng)歷一個由簡到繁、由難到易的過程,就好比同樣是易燃氣體,有效保證打火機的安全是比較容易的,想有效保證汽車油箱的安全就要難得多,至今仍然沒有完全解決撞車時汽車起火爆炸的情況。在一個有限的體積內(nèi)積聚的能量越多就越不好管理,目前蘇州星恒只能保證最大48V10Ah的電池組合的安全性。其次,電壓越高,容量越大,保護電路和均衡電路的難度和故障率就越大,因此蘇州星恒不提倡、不支持超出48V10Ah的電池組合。

        要看鋰電池的安全性測試認證 

        一、UL認證 

        如今,世界上大多數(shù)國家和地區(qū)對涉及安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護等項目的產(chǎn)品,要求在進入市場之前必須取得安全認證。UL標志已成為世界著名的安全認證標志之一。

        測試標準如下:
 
        1、殼體 

        鋰電池殼體應(yīng)有足夠的強度和剛度足以抵抗所濫加的壓力,而不致引起著火。用戶可替換的鋰電池應(yīng)有足夠的強度而不致于傷到人。 

        2、電解質(zhì) 

        用戶可更換的電池不應(yīng)含有壓力蒸氣或噴出傷害眼睛的有毒蒸氣和液體,或電池殼體在正常實驗室條件下(溫度23℃),受沖擊時漏出的液體應(yīng)小于5ml。

        3、使用 

        鋰電池應(yīng)當在使用時采取措施避免不正常的充電電流,測試的電池有一個可接受的充電電流Ic,在不正常條件下,應(yīng)當在終端產(chǎn)品中采用保護措施。

        4、漏液 

        漏液或泄漏質(zhì)量損失標準,電芯或電池的質(zhì)量最大損失不超過1g0.5%,1~5g0.2%>5g0.1%。 

        5、機械試驗 

        (1)擠壓:通過一個直徑為32mm的液壓活塞對電池兩個平的表面施加壓力13KN(壓強17.2Mpa),當達到最大壓力后泄壓。樣品不起火、不爆炸。

        (2)撞擊:以直徑15.8mm的棒放在樣品中心,讓重量9.1Kg的重物從610mm高度落到試樣上。樣品不起火、不爆炸。
 
        (3)加速度:電池放在固定夾具上,分別沿三個相互垂直的方向加速(加速要求:初始3ms內(nèi)最小平均加速度應(yīng)達到75g,峰值加速度介于125-175g)。試驗溫度20±5℃。樣品應(yīng)不起火、不爆炸,另外樣品不漏液。

        (4)振動:電池經(jīng)受簡單的調(diào)諧振動(沿3個相互垂直的方向),振動頻率在10-55Hz范圍內(nèi)以1Hz/min的速率變化,在90-100min內(nèi)恢復回來,振幅為0.8mm。樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不泄漏。

        (5)熱沖擊:樣品在一自然對流或強制對流烘箱中加熱,烘箱溫度以5±2℃/min速度升溫至150℃,并保持10min后停止。樣品應(yīng)不起火、不爆炸。

        (6)熱循環(huán)測試:電池放于測試室內(nèi)并承受以下循環(huán):

            ①30min內(nèi)升溫至70±3℃,保溫4h。
            ②30min內(nèi)降溫至20±3℃,保溫2h。
            ③30min內(nèi)升溫至40±3℃,保溫4h。
            ④30min內(nèi)降溫至20±3℃。
            ⑤重復上述循環(huán)9次。
            ⑥10次循環(huán)后,電池放置7天待檢。樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。 

        (7)高空模擬:樣品電池在絕對壓力為11.6Kpa(1.68psi)、20±3℃(68±5°F)條件下貯存6小時。樣品電池不爆炸或起火,不能有穿孔或泄漏。

        6、充放電試驗 

        (1)充放電循環(huán):測試溫度25℃,電芯按照制造商的要求進行充放電循環(huán),循環(huán)至容量為初始標稱容量的25%時或連續(xù)循環(huán)90天后終止。樣品應(yīng)不出現(xiàn)任何安全性事件。

        (2)短路試驗:用阻值小于0.1Ω的銅線對電池正負極進行短接,電池放電直至起火或爆炸,或直至電池完全放電,殼體溫度重新降至室溫停止(試驗在室溫60±2℃情況下進行)。樣品應(yīng)不起火、不爆炸,外殼或電池殼體溫度不超過150℃。

        (3)非正常充電測試:正常放電完畢,以3倍于正常充電電流的電流充電。不起火,不爆炸。 

        (4)強制放電試驗:電芯室溫完全放電,與一定數(shù)量的同型號新電芯串聯(lián)后,對形成的電池組進行短路測試。樣品應(yīng)不起火、不爆炸。 

        (5)過充:電池在滿電條件下以3C,10V恒流、恒壓對電池進行充電,當電流達到100mA時,轉(zhuǎn)為恒壓充電48小時。 

        7、標識 

        電池應(yīng)標識制造商名字、商標名或商標、款式設(shè)定。電池應(yīng)標識Warning,并有相應(yīng)的描述。 

        二、Extra Energy標準 

        Extra 

        Energy認證是一個非營利性的組織,總部在德國坦拿,主要工作是集中全球的輕型電動車的中立性的信息,并提供增值服務(wù),其中相關(guān)鋰電池的安全性檢測非常嚴格、嚴謹,得到大部分歐洲客戶的認可。

        測試標準如下表。 

        測試方法 試前狀態(tài) 測試方法 安全標準 

        1 非正常充電 室溫,空電,原廠組裝。 去除保護電路及管理電路,在電池組充滿電的情況下,電池組以10A電流過充電至1.5倍標稱電壓。 

        不起火,不爆炸;試驗過程電池殼溫小于120℃;實驗?zāi)咀啦槐蛔平梗会尫艢怏w無毒。 

        2 短路

        室溫,原廠充電器充至滿電,原廠組裝。 

        去除保護電路及管理電路,在電池組充滿電的情況下,電池組的正負極直接短路。 

        不起火,不爆炸;試驗過程電池殼溫小于120℃;實驗?zāi)咀啦槐蛔平梗会尫艢怏w無毒。 

        3 重物擠壓 室溫,原廠充電器充至滿電,原廠組裝。 直徑為15厘米的鋼輥,10噸的壓力對電池組進行擠壓。
 
        不起火,不爆炸;電池溢出的氣體、固體及液體無毒。 

        三、CE認證 

        近年來,在歐洲經(jīng)濟區(qū)(歐洲聯(lián)盟、歐洲自由貿(mào)易協(xié)會成員國,瑞士除外)市場上銷售的商品中,CE認證標志的使用越來越多,加貼CE認證標志的商品表示其符合安全、衛(wèi)生、環(huán)保和消費者保護等一系列歐洲指令所要表達的要求。

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