锂电池安全性测试主要有哪几个方面？
来源：宝鄂实业
2019-05-20 16:30
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需通过过充、短路、针刺、挤压、重物撞击等安全测试，电池不起火、不爆炸即可，以下是具体的方法：
过充测试将锂电池充满电，在按照3C过充进行过充试验，当电池过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间，接近一定时间时电池电压快速上升，当上升至一定限度时，电池高帽拉断，电压跌至0V，电池没有起火、爆炸即可。
短路测试将电池充满电后用电阻不大于50mΩ的导线将电池正负极短路，测试电池的表面温度变化，电池表面最高温度为140℃，电池盖帽拉开，电池不起火、不爆炸；针刺测试：将充满电的电池放在一个平面上，用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。测试电池不起火、不爆炸即可；挤压测试：将充满电的电池放在一个平面上，由油压缸施与13+1KN的挤压力，由直径为32mm的钢棒平面挤压电池，一旦挤压压力到达最大停止挤压，电池不起火，不爆炸即可。
重物撞击测试将电池充满电后，放置在一个平面上，将直径15.8mm的钢柱垂直置于电池中心，将重量9.1kg的重物从610mm的高度自由落到电池上方的钢柱上，电池不起火、不爆炸即可。
动力锂电池，几乎全部的设计都打有安全的烙印，外壳的防水设计，电池包的强度设计，热管理系统，BMS的温度监测、烟雾报警、防过充过放程序等等。安全是动力电池包的重中之重。
如果能够釜底抽薪，动力锂电池自身足够安全，则周边工程的设计将会变得无比自由，成本也会应声而下。那么什么样的锂电池是安全的锂电池？
1 动力锂电池的基本组成
以圆柱形电池为例，如上图所示，锂电池的主要结构包括壳体，正极，负极，隔膜，电解液，安全阀等安全保护装置以及一些导电密封辅助结构。
壳体，是整只电芯的保护层，对电芯起到支撑、隔离和绝缘等保护性作用。软包电池，没有高强度的壳体，其在小规模成组以后，也要设计具备一定强度的壳。
直接参与电池电化学过程的是正极、负极和电解液，可以说它们是事故的源头，也是真正解决安全问题的病根所在。
2 正极、负极和电解液的安全性问题
锂电池的安全事故，无论是电芯老化或者自身质量问题带来的自内而外的过热，进而导致热失控，还是由于交通事故或者其他类型的滥用造成的热失控，事故发生总要经历电芯材料剧烈反应的过程，如果能够阻断这个点，则电池可以失效，但永远不会燃爆。
2.1 电解液
电解液存在两个方向的问题，自身容易燃烧，又具有与正负极材料发生反应的倾向。
初中化学告诉我们，燃烧的三要素：可燃物（燃烧的物质），助燃物（氧气）和燃点（达到可燃物的燃烧温度）。三个条件缺一不可，阻断其中之一，燃烧便不会发生。电池自身安全性，电池材料不可燃是安全隐患的终结者。
目前常见的电解液都是有机溶剂质地，是极易燃烧的材质。而电解液与正极发生副反应的产物，就包含氧气。因此，电池一旦积聚了较多热量，达到较高温度，连锁反应都会给电解液燃烧提供条件。
问题在于，电解液传输电荷的能力，对电池的电压有直接的影响。当前人们对于高电压，高能量密度的追求，只有有机电解液才能满足，因而暂时没有找到更适合的材质作为替代。
2.2 正极材料
正极材料的安全性问题主要存在于两个方面。一个是充电状态下，材料结构的稳定性，另一个是电池高温下，正极材料与电解液的反应腐蚀问题。
正极材料的稳定性问题，主要出现在过大电流充电过程中，与材料不匹配的锂离子脱出速率会冲垮材料晶格结构，毁坏的部分材料反过来堵住离子通路，增加了离子嵌入难度。这个过程中会有热量积累，是引发锂电池事故的一种常见原因。
正极被电解液腐蚀，放出少量气体和热量，这是电池使用过程中老化的一个重要原因。但正极与电解液的剧烈反应，一般出现在电池温度已高的阶段，一般超过200℃，是热量爆发式生成的重要力量。反应不但放出大量的热，还会有气体产生，使得事故的危害可能升级。
2.3 负极材料
负极材料的安全性，主要围绕其热稳定性进行观察，其稳定程度与下面三个因素有关：电解液中电解质的类型，石墨负极中嵌锂碳含量的多少以及石墨负极使用的粘结剂的种类。
电解质类型，石墨负极在首次充电化成中，形成保护膜SEI膜。SEI膜的存在，阻止了石墨与电解液的进一步剧烈反应。但电解液中的LiPF6对SEI膜的分解有促进作用，使得锂电池在大约60℃的储存过程中，就可以出现分解并放热。因此电解质的成分对负极稳定性有直接影响。
嵌锂碳，有研究表明，负极中嵌锂碳的含量高，会带来负极与电解液更激烈的反应。嵌锂碳是在充电过程中形成，电池电量越高，其嵌锂碳的含量也就越高。嵌锂碳的影响，只能在电量高的阶段加强其他安全措施，却无法避免高浓度嵌锂碳的现象出现。
负极粘结剂的种类，粘结剂在反应中是否增加系统反应放热并没有定论。不同类型的粘结剂，参与反应的形式不同，有的成为嵌锂碳反应的助剂，有的自身参与反应后失效，加速负极结构走向崩溃。
