鋰離子電池環境試驗安全要求

林能其

【摘 要】 鋰離子電池環境安全試驗部分主要規定了電池的低氣壓、溫度循環、振動、加速度沖擊、跌落、應力消除、高溫等與“環境”有關的安全試驗項目，鋰離子電池的低氣壓、溫度循環、振動、加速度沖擊、跌落試驗后需要進行一次放電充電循環，以模擬鋰離子電池遭受相應的應力后用戶繼續嘗試使用該鋰離子電池時的安全性。

【關鍵詞】 鋰離子電池 環境安全 安全試驗

鋰離子電池，以及由非用戶更換型電池/鋰離子電池與其電子產品組成的整體樣品。對于非用戶更換型電池，應將其安裝在電子產品中作為整體樣品進行標準中的鋰離子電池環境安全試驗；對于非用戶更換型鋰離子電池，可以將其置于電子產品中作為整體樣品，也可以單獨將鋰離子電池取出，進行標準中的鋰離子電池環境安全試驗，推薦優先選擇作為整體樣品進行測試。由于試驗過程中可能會出現泄氣、冒煙、著火甚至爆炸，因此必需采取必要的防護措施，如樣品放置在具有防爆功能的通風裝置中。

1 低氣壓

試驗目的：低氣壓試驗是用來模擬空運過程中的低氣壓條件對鋰離子電池安全性的影響，試驗后樣品應不起火、不爆炸、不漏液。儀器設備：如真空箱（或低氣壓試驗箱）、充放電測試儀等。

2 溫度循環

試驗目的：鋰離子電池溫度循環試驗是用來模擬鋰離子電池在運輸或貯存過程中，反復暴露在低溫和高溫環境下，鋰離子電池的安全性，試驗是利用迅速和極端的溫度變化進行的。試驗后樣品應不起火、不爆炸、不漏液。儀器設備：如溫度試驗箱、充放電測試儀等。

3 振動

試驗目的：本試驗模擬運輸、攜帶過程中的振動不應導致鋰離子電池發生漏液、起火和爆炸等安全問題。儀器設備：如振動試驗臺、充放電測試儀等。

注意事項：鋰離子電池振動試驗需要注意以下幾點：（1）樣品的固定方式，既要保證振動信號準確地傳遞到樣品上，又不能使樣品發生變形；（2）每個樣品需要連續多次承受不同方向的振動試驗；（3）關于試驗方向，由于鋰離子電池的形狀可能為不規則形狀，需要對3個相互垂直方向都進行試驗。此外，需注意鋰離子電池振動試驗后還需要進行一次放電充電循環。（建議振動時應使用專用的夾具，確保振動過程不出現樣品移位導致G值改變等現象）。

4 加速度沖擊

試驗目的：鋰離子電池加速度沖擊試驗是模擬鋰離子電池攜帶或運輸過程中遇到加速度沖擊后不應引起著火、爆炸或漏液等安全問題。儀器設備：如加速度沖擊試驗臺、充放電測試儀等。

注意事項：鋰離子電池加速度沖擊試驗需要注意以下幾點：（1）鋰離子電池加速度沖擊試驗同鋰離子電池振動試驗類似，需要注意樣品的固定方式、每個樣品多次試驗、試驗方向。（2）鋰離子電池加速度沖擊試驗的峰值加速度的注意事項同電池的加速度沖擊試驗。（3）此外，需注意鋰離子電池加速度試驗后還需要進行一次放電充電循環。

5 跌落

對圓柱型和紐扣型鋰離子電池兩個端面各跌落一次，圓柱面跌落兩次，共計進行四次跌落試驗；對方型鋰離子電池每個面各跌落一次，共進行六次試驗；對非用戶更換型電池/鋰離子電池進行帶設備的跌落試驗，設備每面跌落一次。樣品應不起火、不爆炸、不漏液。

試驗目的：本試驗模擬運輸、攜帶、使用過程中的意外跌落（如從長椅、桌面及手中跌落）不應導致鋰離子電池發生漏液、起火和爆炸等安全問題。本試驗是模擬合理、可預見的意外跌落，不考慮人為的、故意的、不合理的及不可預見的跌落引發的安全問題。儀器設備：如多自由度試驗臺、充放電測試儀等。

注意事項：鋰離子電池跌落試驗需要注意以下幾點：（1）每個樣品需要連續多次承受不同方向的跌落試驗；（2）需要采取必要的措施保證試驗方向的準確性，并該措施還不應影響自由落體運動；（3）鋰離子電池跌落試驗條件也考慮了實際使用過程中的意外跌落，因此對于某些鋰離子電池需要進行1.5m的跌落試驗；此外，需注意鋰離子電池跌落還需要進行一次放電充電循環。

6 應力消除

模壓或注塑成形的熱塑性外殼的結構應能保證外殼材料在釋放由模壓或注塑成形所產生的內應力時，該外殼材料的任何收縮或變形均不會暴露出內部零部件。樣品外殼不應發生導致內部組成暴露的物理形變。

試驗目的：應力消除試驗是模擬鋰離子電池在承受適當的高溫后外殼保持完整性的能力。儀器設備：如高溫試驗箱等。

注意事項：應力消除試驗需要注意以下幾點：（1）僅對模壓或注塑成形的熱塑性外殼的鋰離子電池進行本試驗；（2）試驗前先將試驗箱升溫至70℃±2℃然后再將樣品放入試驗箱而不是將樣品放入后再升溫，試驗后是將樣品取出恢復至室溫而不是在試驗箱內將恢復室溫；（3）如樣品在試驗過程中發生著火、爆炸等使外殼破壞，也判為不合格。（建議取樣品時應使用夾子等工具，以免燙傷，同時應將試驗后的樣品放置在專用的防爆箱中，擱置兩個小時以上。）

7 高溫使用

樣品在高溫條件下使用應具有足夠的安全性。通過以下高溫使用試驗來檢驗其是否合格：將滿電樣品置于高溫試驗箱內，試驗箱內溫度設為制造商規定的鋰離子電池的充電上限溫度和放電上限溫度、電池的充電上限溫度和放電上限溫度及80℃中的最大值。待樣品表面溫度穩定后，保持7h。

樣品應滿足以下要求之一：（1）切斷電路，且不起火、不爆炸、不漏液；（2）未切斷電路，在高溫試驗過程中的充放電方法繼續進行一次放電充電循環，樣品應不起火、不爆炸、不漏液。

試驗目的：本試驗模擬鋰離子電池在高溫環境中使用時的安全性。例如將處于待機或車載充電狀態的手機遺忘于長時間暴露在陽光下的汽車內。儀器設備：如高溫試驗箱、充放電測試儀等。

注意事項：鋰離子電池高溫試驗需要注意以下幾點：（1）高溫保持時間7h以樣品表面溫度平衡后開始計時，若進行一次放電充電循環的時間大于7h，可將高溫試驗時間延長至本次充放電循環結束；（2）試驗溫度的選擇是選擇鋰離子電池的充電上限溫度（如40℃）和放電上限溫度（如55℃）、電池的充電上限溫度（如45℃）和放電上限溫度（如60℃及80℃中的最大值，一般情況下：鋰離子電池的充電上限溫度≤電池的充電上限溫度<80℃，鋰離子電池的放電上限溫度≤電池的放電上限溫度<80℃，因此試驗溫度一般選為80℃。（3）由于試驗箱內的空氣流動會加速熱傳遞，從而引起充放電過程中電池表面熱量流失，因此可能需要采取降低風速等方式盡量減少對樣品的影響。

8 結語

鋰離子電池越來越多地運用到通訊、交通、照明等各個領域，以其獨特的適用性，便利性越來越受大眾歡迎，然而鋰離子電池的安全方面一直受人詬病，在安全試驗方面一直警醒著我們，要認真踏實地對待，以上是安全測試方面的一些淺見，供讀者諸君探討。endprint