Tadiran 電池 安全性能試驗全解

Tadiran 電池 安全性能試驗全解

?警告 ： 下面所做的試驗都是在極端條件下進行的。只是用來說明某種情況，絕不可理解為這些方法可在實際中應(yīng)用。如果在應(yīng)用或試驗中有的要求超過電池資料表中所給出的標準，必須事先征得 Tadiran 的批準方可進行。

5.2.1? 總則
????電池的安全方面在生產(chǎn)中必須盡早考慮，讓用戶感到在使用時有安全感?；蚴敲鞔_警告電池禁止存放在某些環(huán)境下，因為那可能造成某些危害。
Tadiran 電池的設(shè)計安全，無爆炸隱患。之所以能夠如此，是因為考慮到了充分利用如下幾個方面的因素：
?????????? 高熱量擴散介質(zhì)
?????????? 有限的反應(yīng)區(qū)域
?????????? 有限的短路電流（結(jié)果帶來有限的溫度上升）
?????????? 根據(jù)作業(yè)的需要裝有透氣裝置
????UL 安全標準中的 UL-1642- 鋰電池標準規(guī)定了有關(guān)鋰電池的規(guī)范要求。這類鋰電池在實際應(yīng)用中，技術(shù)人員或用戶就可以直接替換。 UL-1642 鋰電池標準還規(guī)定了電池必須安全規(guī)范使用的試驗條件。在下面的安全報告里即包括了一些試驗。這些試驗條件在性質(zhì)上比 UL 安全標準要求的還要嚴格。

圖 5.2-1 通過 X- 射線拍攝的穿刺電池照片 短路電流（ A ）

5.2.2? 安全試驗
??Tadiran圓柱型和薄片型鋰電池已經(jīng)經(jīng)過了如下的安全試驗(包括有透氣孔和不帶透氣孔電池):
?????????? 穿刺試驗（ 5.2.3 ）
?????????? 擠壓試驗（ 4.2.4 ）
?????????? 在 25 0 C 溫度環(huán)境下的短路試驗（ 5.2.5 ）
?????????? 在 72 0 C 溫度環(huán)境下的短路試驗（ 5.2.6 ）
?????????? 加熱試驗， 150 0 C （ 5.2.7 ）
?????????? 滲漏試驗（ 5.2.8 ）
?????????? 強行放電試驗（ 5.2.9 ）
?????????? 放電電池的充電試驗（ 5.2.10 ）
?????????? 滿容量電池的充電試驗（ 5.2.11 ）
????只適用于有透氣孔的電池：
?????????? 火焰焚燒試驗（ 5.2.12 ）
?????????? 燃火接觸試驗（ 5.2.13 ）
?????????? 安全性能試驗（ 5.2.14 ）

時間（小時）

圖 5.2-2 絕熱電池短路的溫度電流形勢圖

5.2.3? 穿刺試驗
????（包括對滿容量電池和放電電池）
????試驗條件：環(huán)境溫度： 25 o C ；相對濕度： 70% 。
????試驗描述：用壓力使直徑為 4 毫米的釘子穿過電池，釘子與電池豎軸成垂直角（見圖 5.2-1 ）。在這種情況下對電池再觀察 24 小時。
觀察結(jié)果：在穿刺處有輕微的電解質(zhì)滲漏 — 沒有電解質(zhì)噴出或“嘶嘶”冒出的現(xiàn)象發(fā)生，證明電池內(nèi)部缺少壓力。電池沒有膨脹。電池被短路并對溫度上升情況進行了記錄。

5.2.4? 擠壓試驗
????（包括對滿容量電池和放電電池）
????適用文件： UL-1642 第 12 節(jié)。
????試驗條件：環(huán)境溫度： 25 o C ；相對濕度： 70% 。
????試驗描述：對每一塊電池按垂直于其豎軸的方向進行擠壓（受壓面積為 32x32 毫米）。對其中的兩個階段進行觀察。第一階段為擠壓深度達正常電池直徑的 30% 時；第二階段為電池被完全擠扁時。
????觀察結(jié)果：在第一階段：電池短路，沒有爆炸或電解質(zhì)流出現(xiàn)象；在第二階段，電池短路，電解質(zhì)漏出，但沒有爆炸。

5.2.5? 在 +25oC 溫度環(huán)境下進行的短路試驗
????適用文件： UL-1642 第 10 節(jié)， MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.10 節(jié)。
????試驗描述：將鎳片點焊到電池兩端。電池短路 24 小時，其有效電阻約為 0.005 Ω 。在短路試驗的 24 小時內(nèi)，對電池進行觀察記錄。
觀察結(jié)果（見圖 5.2-2 ， D 號電池）：電池短路 30 秒鐘后，其電壓降到接近于零。最大短路電流為 6A 。在電池底部和封蓋上有輕微的膨脹。電池直徑?jīng)]有變化；沒有著火或爆炸。

5.2.6? 在 +72oC 溫度環(huán)境下進行的短路試驗
????適用文件： UL-1642 第 10 節(jié)。
????試驗描述：將鎳片點焊到電池兩端。電池在 72 o C 溫度環(huán)境下存放 16 小時。讓電池短路，其有效電阻約為 0.005 Ω，在 72 o C+2 o C 溫度環(huán)境下再存放 24 小時。在短路試驗的 24 小時內(nèi)，對電池進行觀察記錄。

????觀察結(jié)果（ D 型電池）：電池短路 30 秒鐘后，其電壓降到接近于零。最大短路電流為 6A 。在電池底部有膨脹現(xiàn)象。沒有著火或爆炸。在有氣孔的電池上，透氣孔張開。

5.2.7 ? 加熱試驗（ +150oC ）
????適用文件： UL-1642 第 11 節(jié)。
????試驗描述：在試驗前和試驗后對電池的尺寸和重量進行記錄。電池放在溫度為 150 o C+5 o C 的爐內(nèi) 3 個小時。在這期間每 10 分鐘對電池開路電壓進行記錄一次。觀察結(jié)果：電池頂部和底部有膨脹現(xiàn)象發(fā)生。電池直徑?jīng)]有變化；沒有電解質(zhì)滲漏。圖 5.2-3 顯示了電池在爐內(nèi)時開路電壓的變化情況。在有透氣孔的電池上，透氣孔張開。

5.2.8? 滲漏試驗
????適用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.13 節(jié)。
試驗描述：電池放在 55 o C 溫度環(huán)境下 7 天，然后放在室溫環(huán)境下一段時間，使其穩(wěn)定。接下來稱其重量，再把電池放在 55 o C 溫度環(huán)境下 21 天，再放在室溫下使其穩(wěn)定，然后再進行稱重。記錄兩次的重量差別。
????觀察結(jié)果：重量損失不超過電池內(nèi)亞硫酰氯總重量的 0.005% ；看不到有任何腐蝕痕跡。

5.2.9? 強行放電試驗
????適用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.13.1 節(jié)， UL-1642 第 17 節(jié)。
試驗描述：電池以額定電流放電至端電壓為 0V 。然后電池以如下高電流強行放電 12 小時。
時間（分鐘）

圖 5.2-3 高溫（ +150 o C ）下的開路電壓曲線圖

????觀察結(jié)果（ D 號電池）：在使用壓力電流時，電壓立刻會向相反方向轉(zhuǎn)變， 3 個小時后達到負峰值，為 -8.0V ，接著電壓穩(wěn)定在 -6.0V ，而且在該項試驗結(jié)束前一直如此（見圖 5.2-4 ）。試驗結(jié)束時電池溫度大約為 70 o C 。沒有電解質(zhì)滲漏；電池尺寸和重量沒有變化。

5.2.10? 對放電電池的充電試驗
????適用文件： UL-1642 第 18 節(jié)。
????試驗描述：在試驗前后對電池的尺寸和重量進行測量。電池以額定放電電流完全放電至端電壓為 0V 。然后電池以如下高電流充電 12 小時。

時間（小時）

圖 5.2-4 強行放電電壓曲線圖

????在試驗過程中對電池電壓進行記錄。在充電結(jié)束時對電池溫度進行測量。
????觀察結(jié)果（ D 型電池）：在充電的一開始，電池電壓升到 5.0V ，然后逐漸下降，最后穩(wěn)定在 3.7V 。該電壓一直持續(xù)到試驗結(jié)束。電池溫度在充電 12 小時后達到最高值 53 o C 。試驗結(jié)束時，沒有發(fā)現(xiàn)電池在重量和尺寸上有任何的變化；亦沒有電解質(zhì)滲漏。

5.2.11? 滿容量電池的充電試驗
????適用文件： UL-1642 第 18 節(jié)。
????試驗描述：在試驗前后對電池的尺寸和重量進行測量。然后電池以如下高電流充電 12 小時。

????在試驗過程中對電池電壓進行記錄。在試驗前后對電池溫度進行測量。
????觀察結(jié)果（ D 型電池）：在充電的一開始，電池電壓升到 4.0V ，而且在整個試驗過程中，電壓一直保持在這個水平。在充電結(jié)束時，電池溫度達到最高值 +62 o C 。在試驗結(jié)束時，沒有發(fā)現(xiàn)電池有尺寸和重量上的變化；沒有電解質(zhì)滲漏。

5.2.12? 火焰焚燒電池試驗（只對有透氣孔的電池）
????適用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.20 節(jié)。
????試驗描述：電池在 540-580 o C 高溫的明火上焚燒。
????觀察結(jié)果： 1 分鐘后，電池透氣孔開始排氣。沒有發(fā)生爆炸。

5.2.13? 燃火接觸試驗（只對有透氣孔的電池)
????適用文件： UL-1642 第 19 節(jié)。
????試驗描述：將每塊要做試驗的電池固定到鋼絲網(wǎng)上，然后放到實驗室用的 Meeker 燃氣爐上。將電池加熱破壞（通過燃燒鋰即可證明這種情況）。
????觀察結(jié)果：沒有火花、火焰亦沒有固體物噴出。沒有爆炸現(xiàn)象發(fā)生。

5.2.13? 安全性能試驗（只對有透氣孔的電池）
????適用文件： MIL-B-49461 第 4.8.10 節(jié)。
????試驗描述：電池在 85-90 o C 溫度環(huán)境下放 16 小時，記錄下透氣孔的變化情況。然后將電池放在 150 o C 的高溫環(huán)境下 16 小時，亦記錄下透氣孔的變化情況。
觀察結(jié)果：在開始的 16 小時，電池沒有排氣，但在第二個 16 小時后，所有電池都有排氣現(xiàn)象出現(xiàn)。沒有出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。