18650锂离子电池的安全性试验有哪些?
先说18650锂离子电池的一些性能和安全性试验。
基本规格及参数
标称容量、标称电压、电池内阻、放电终止电压、充电上限电压、标准充电电流、快速充电电流、标准放电电流、 最大持续放电电流、 最大瞬间放电电流2C、电池重量、 最大尺寸、工作温度及贮存温度等,一般规格书中会给出。
电性能
1,循环寿命
测试方法:在环境温度25±2℃的条件下,以0.5C 先恒流充电至上限电压4.20V,再恒压充电至0.02C 的截止电流;搁置10min后以0.5C 放电至3.0V,放电结束后搁置10min 后进行下一个循环,直至连续两次放电容量为首次的80%,则认为寿命终止(通常≥300 次)。
2,倍率性能
测试方法:在环境温度25±2℃的条件下,以0.5C 先恒流充电至上限电压4.20+/-0.05V,再恒压充电至充电电流≤0.02C;搁置10min后以不同电流放电至3.0V(通常0.5C放电电量=100%,1C放电电量≥90%,2C放电电量≥80%)。
3,高温性能
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。在55℃±2℃的高温条件下,搁置5H,然后以1 C 恒流放电至2.75V 电压截止,所测容量与25 ±
2 ℃温度放电容量对比(通常容量≥90%)。
4,低温性能
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。在-20℃±2℃的低温条件下,搁置24H,然后以1C 恒流放电至2.5V 电压截止,所测容量与25 ± 2 ℃温度放电容量对比(通常容量≥70%)。
5,室温荷电保持及恢复
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。在温度25 ±2 ℃的环境下放置28 天,然后在25 ± 2 ℃的环境下,以1C放电至2.75V,计算保持容量,再按4.1 充满电后,以1C 放电至2.75V,计算恢复容量(通常容量保持≥90%容量恢复≥95%)。
6,高温荷电保持与恢复
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。在温度45 ±2 ℃的环境下放置28 天,然后在25 ± 2 ℃的环境下,以1C放电至2.75V,计算保持容量,再按4.1 充满电后,以1C 放电至2.75V,计算恢复容量。(通常容量保持≥90%容量恢复≥95%)。
安全性能
1,常温外部短路
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。在20±5℃环境中,待电池表面温度达到此温度后,放置30min,用导线连接电池的正负极端,并确保全部外部电阻为(80±20)mΩ,实验中检测温度变化。当短接时间达到24h,或电池温度下降到比峰值低20%时,测试终止。
标准:电池不起火、不爆炸,最高温度不超过150℃。
2,高温外部短路
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。在55±5℃环境中,待电池表面温度达到此温度后,放置30min,用导线连接电池的正负极端,并确保全部外部电阻为(80±20)mΩ,实验中检测温度变化。当短接时间达到24h,或电池温度下降到比峰值低20%时,测试终止。
标准:电池不起火、不爆炸,最高温度不超过150℃。
3,过充
测试方法:以0.2C 恒流放电至3.0V 电压截止,先用3C 电流恒流充电至4.6V,然后对电池进行恒压充电。实验过程中监测电池温度变化。当持续时间达到7h,或电池温度下降到比峰值低20%,结束实验。
标准:电池不起火、不爆炸
4,过放
测试方法:以0.2C 恒流放电至3.0V 电压截止,以1C电流反向充电90min。
标准:电池不起火、不爆炸
5,低气压测试
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池置入20±5℃的低气压箱中,调节试验箱中气压为11.6kPa,静置6 小时,观察1 小时。
标准:电池不起火、不爆炸、不漏液
6,温度循环
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池置入20±5℃温度箱内。将温度箱温度至75±2℃,保持6h;后将试验箱温度降为-40±2℃,并保持6h,温度转换时间不大于30min;再次将实验箱温度升为75±2℃,温度转换时间不大于30min。重复以上温度循环过程连续进行10次。
标准:电池不起火、不爆炸、不漏液
7,挤压
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池按轴向平行于挤压板的方向放置于两个平面内,垂直于极板方向进行挤压,两平板间施加13.0±0.78kN的挤压力。挤压力达到最大值即可停止挤压。
标准:电池不起火、不爆炸
8,热滥用
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池置于热箱中,温度以(5±2℃)/min 的速率升至(130±2)℃并恒温30 分钟。
标准:电池不起火、不爆炸
9,重物冲击
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池置于平面台上,使其纵轴向与重物表面平行,金属棒与电池纵轴方向垂直。将直径为15.8±0.8mm 的金属棒横置在电池几何中心表面,采用质量为9.1±0.1kg 的重物从610±25mm 的高处自由下落撞击到放有金属棒的电池表面,观察6h。
标准:电池不起火、不爆炸
10,燃烧喷射
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池放置在试验工装的钢丝网上(钢丝网距离火焰上方约38mm),平台上方围有一圈八角形、金属丝直径为0.2mm 的铝丝网,目数为16~18。用火焰加热电池,当出现:1)电池爆炸;2)电池完全燃烧;3)持续加热30min,但电池未起火、未爆炸;以上三种情况中的任意情况时,测试停止。
标准:电池组件或电池整体不得穿透铝
机械性能
1,振动
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。将电池紧固在振动台面上,按如下参数进行正弦振动测试:1)在X 轴向上,起始频率由7Hz 以1ga 的加速度增加至17.62Hz,对数扫频循环时间为15min,循环12 次;2)在Y 轴向上,由17.62Hz 的频率增加至49.84Hz,振幅保持在0.8mm,对数扫频循环时间为15min,循环12次;3)在Z 轴向上,频率由49.84Hz 增加至200Hz,加速度为8ga,对数扫频循环时间为15min,循环12 次。对径向和轴向两个方向分别作如上步骤的振动测试。
标准:电池不起火,不爆炸、不漏液。
2,自由跌落
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。由高度为(最低点高度)1m 位置从高处自由跌落到水泥地面上。正负极端子向下各跌落一次,圆柱面方向跌落两次。
标准:电池不起火,不爆炸。
3,加速度冲击
测试方法:以0.2C 恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C 电流截止。固定在冲击台上,进行半正弦脉冲冲击试验。在初始3s 内,最小平均加速度为75ga,峰值加速度为150±25ga,脉冲持续时间为6±1ms。在电池的轴向和径向方向各进行三次实验。
标准:电池不起火,不爆炸、不漏液。
补充一下,动力电池常用的:GBT31485、UN38.3
储能用的:IEC62619、UL1642