宏展Lab Companion：EV鋰電池測(cè)試

1、基本介紹

電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的研究和應(yīng)用經(jīng)歷了從鋁酸電池、鎳氫電池到鋰電池的發(fā)展過程，而鋰電池也經(jīng)歷了從金屬鋰到鋰化合物再到現(xiàn)在的鋰離子電池的發(fā)展過程。

鋰離子動(dòng)力電池主要由電池單體、電池組或電池系統(tǒng)組成。由于鋰離子電池中鋰離子在金屬表面的活性存在，在鋰離子電池的開發(fā)、使用和測(cè)試中可能存在安Q全性和穩(wěn)定性同題，需要加以預(yù)防和消除。

2、安Q全級(jí)別說明

3、危險(xiǎn)原因

鋰離子電池的電芯是在使用和測(cè)試過程中引起著火和爆炸的主要部件，其產(chǎn)生危害的原因可歸納為以下幾點(diǎn)：

3.1短路

（1）外部短路

電池兩極之間的短路，主要是由外部結(jié)構(gòu)的故障或損壞引起的，通常是由機(jī)械或物理原因引起的。

（2）內(nèi)部短路

電池本體內(nèi)電極端(片)之間的物理短路除外。鋰離子電池也可能受到聚合物隔膜的影響破裂引起短路。在實(shí)驗(yàn)室條件下，通常在各種過充試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)和壽命周期試驗(yàn)中產(chǎn)生內(nèi)部短路。

動(dòng)力鋰離子電池使用的主流隔膜厚度一般在30μm以上，比一般鋰離子電池高16~20μm。在受到機(jī)械外力、熱變形等機(jī)械力破壞后，會(huì)直接導(dǎo)致內(nèi)部短路。此外，過熱也會(huì)損壞隔膜，造成內(nèi)部短路。

同時(shí)，隔膜原料的缺陷可能會(huì)在生產(chǎn)過程中對(duì)隔膜造成輕微的損壞。這些原因都可能導(dǎo)致動(dòng)力鋰離子電池在小短路條件下局部溫度升高。而且，這些小短路在使用或?qū)嶒?yàn)加載過程中會(huì)逐漸擴(kuò)大，形成有影響的內(nèi)部短路。

3.2溫升

電池溫升是指電池內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度之間的差值。以上安Q全系數(shù)都伴隨著一個(gè)溫升的過程。因此，用于電動(dòng)道路車輛的動(dòng)力鋰離子電池隔膜應(yīng)具有自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)的物理性能，以提高電動(dòng)汽車使用的安Q全性能。

3.3直接機(jī)械損傷

在機(jī)械環(huán)境測(cè)試和異常操作浴用測(cè)試過程中，會(huì)直接造成電池電芯的損壞或在損壞電池電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)后造成性能下降。機(jī)械沖擊試驗(yàn)中直接燃燒或爆炸也有記錄。振動(dòng)試驗(yàn)后，電池電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，還存在延遲著火或爆炸危險(xiǎn)的可能性。

3.4溫濕度環(huán)境

溫度環(huán)境試驗(yàn)和濕度環(huán)境試驗(yàn)是重要的測(cè)試條件之一。由于在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，安Q全問題和次生災(zāi)害已成為需要預(yù)防的重要因素。

4.測(cè)試要點(diǎn)

（1）在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，火災(zāi)和爆炸是需要小心防范的兩種情況。前幾次的結(jié)果可能會(huì)造成污染或二次危害，不一定會(huì)造成破壞性的直接危害，但也應(yīng)盡可能用圖文形式記錄。

（2）各種實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的過充是實(shí)驗(yàn)室安Q全問題的主要原因之一。樣品電池由于各種過充原因產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致隔膜熔化，造成短路加熱，電解液汽化爆炸。

顯然，這段時(shí)間內(nèi)的溫度和升溫速率是可測(cè)量的因素。溫度元素的測(cè)量將在實(shí)驗(yàn)的所有階段重復(fù)進(jìn)行。只要在實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)安排適當(dāng)?shù)臏囟炔蓸?、測(cè)量、記錄、比對(duì)，就可以及早發(fā)現(xiàn)和評(píng)估樣品的劣化程度，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。對(duì)于濫用溫度試驗(yàn)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。

（3）機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)。機(jī)械沖擊和振動(dòng)是模擬加載和實(shí)際使用過程中駕駛環(huán)境條件對(duì)電池樣品的影響，試驗(yàn)的嚴(yán)格程度不高。

即使是直接檢測(cè)造成的不利影響，反應(yīng)一般也是輕微的或延遲的。但是，不能正常工作(濫用)的機(jī)械測(cè)試可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的反應(yīng)，直接影響實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。樣品經(jīng)過力學(xué)試驗(yàn)后，還應(yīng)持續(xù)安排溫度采樣、測(cè)量和檢驗(yàn)，以預(yù)測(cè)和防止危險(xiǎn)情況的發(fā)生，以應(yīng)對(duì)潛在的滯后反應(yīng)。

（4）還有溫度反應(yīng)劇烈的試驗(yàn)和異常操作(濫用)的短路試驗(yàn)。

（5）當(dāng)電池樣品溫度急劇升高時(shí)，應(yīng)注意此時(shí)電池組/系統(tǒng)的所有外部控制是否都已失效。