锂离子特性标准

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锂离子电池特性简介

锂离子电池特性简介

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锂离子电池充电的几个基本原则
电流必须 •瞬时值<5C, 平均值<1.2C •以上值和电极表面积、电解质、温度有关,不同制造商略有不同 充电电压都不能超过4.275,考虑到制造误差和温度漂移,一般充电电压设定不超过4.2V 充电终止后不能接受涓流充电 电压到达4.2V后充电必须在几个小时内完成,不能任意延长。 违背上述原则都将产生“枝晶效应”,长期反复地违背这些规则,将会对电池的寿命产生极大的 影响,甚至有安全问题 据不完全统计,美国每年有70起手机锂离子电池的爆炸事故
锂离子电池的“前世今生” 锂离子电池的“前世今生”
锂是锂离子电池的核心,它是最轻的金属元素,金属锂的比重只有水的一半,铝是较轻 的金属,锂的比重只有铝的五分之一。 ฀ 锂的电负性是所有金属中最负的,锂离子的还原电位高达-3V。根据计算,1克锂转 化为锂离子时所能得到的电荷数为3860mAh,加之它的大于3V的工作电压,锂作为电池 的负极材料当之无愧轻量级的大力士。 锂离子电池的前世 ฀ 早期负极为金属锂的“锂电池”,但金属锂的化学活性太大,充电时产生的枝晶会 使电池短路,目前尚未真正解决其安全问题。经过长期的探索、研究,发现锂可与许多金 属形成合金,其活性要小许多,更奇妙的是锂可以在许多层状结构的物质中可逆地嵌入和 脱出。锂以这些材料为载体就安全多了。嵌锂化合物的发现和应用奠定了锂离子电池的技 术基础。 锂离子电池的今生 ฀ 由正极、负极、电解质、隔膜组成。 锂离子电池的“来世” ฀ 发展新的正负极材料, 如部分动力电池:负极LiC+正极LiMn2O4 锂聚合物电池。在正、负电极粘结剂、电解质三者中任何一种使用高分子高分子聚合物 的锂离子电池就可以成为锂聚合物电池。现在常见的是使用高分子胶体取代常规液体电解 质的锂聚合物电池。

锂离子电池的性能测试和评估方法

锂离子电池的性能测试和评估方法

锂离子电池的性能测试和评估方法锂离子电池被广泛应用于电动工具、电动汽车、智能手机等领域,其性能测试和评估是确保其安全和可靠性的关键。

本文将介绍锂离子电池性能测试和评估的方法。

一、电池参数测量电池参数包括电压、容量、内阻等。

电压测量通常使用万用表或示波器进行,容量测量一般采用两种方法:恒流放电和恒压充电。

内阻测量可以使用交流阻抗或恒流放电两种方法。

二、循环寿命测试循环寿命测试是评估锂离子电池性能的重要方法。

这种测试是通过多次充放电循环模拟实际使用条件,来检测电池的使用寿命和容量衰减情况。

循环寿命测试一般通过三种方式进行:标准循环测试、特殊测试和实际使用情况测试。

三、温度性能测试锂离子电池的性能会受到温度的影响,因此在评估其性能时需要测试其温度性能。

这种测试通过在不同温度下进行充放电循环来模拟实际使用情况,并通过分析性能曲线来获得电池的温度特性。

四、安全性测试锂离子电池的安全性是重要的考量因素之一。

安全性测试主要包括高温暴露测试、穿刺测试和外力碰撞测试等。

通过这些测试可以评估锂离子电池的耐受性和耐用性,以及发生意外时的安全性能。

总的来说,锂离子电池性能测试和评估方法不仅仅局限于上述几种,还有其他的测试方法,如电化学阻抗谱分析法、电容分布分析法等。

但无论采用哪种方法,测试环境应该符合实际使用情况,并确保测试过程有足够的科学性和准确性。

随着科技的不断发展,锂离子电池的应用领域不断扩大,未来发展趋势和前景非常广阔。

一方面,锂离子电池在电动汽车、无人机和航空航天等领域的应用前景非常广阔。

尤其是在电动汽车领域,全球汽车市场逐渐向电动化转型,锂离子电池在其中有着不可替代的作用。

预计未来锂离子电池在电动汽车领域的市场规模将越来越大,技术也会不断推进,而锂离子电池在无人机领域的应用也在不断扩张。

另一方面,锂离子电池的研发方向主要是提升容量、增强安全性和延长寿命等方面。

未来,锂离子电池受欢迎的一个原因是很容易控制它的化学结构,使其在容量、安全性和生命周期方面进行研究。

锂离子电池行业规范条件本

锂离子电池行业规范条件本

锂离子电池行业规范条件本随着科技的不断进步,锂离子电池已成为现代生活中不可或缺的一部分。

从手机到电动汽车,锂离子电池的应用范围广泛,因此行业规范条件的制定对于确保产品质量和安全非常重要。

本文将详细介绍锂离子电池行业规范条件的制定以及其在推动行业发展中的作用。

一、引言锂离子电池是一种可充电电池,以其高能量密度和长寿命而受到广泛关注。

然而,由于其中存在一定的安全风险,因此制定规范条件来指导生产和使用过程变得至关重要。

二、规范条件的制定(1)原材料标准:锂离子电池的制造要从原材料出发,规范条件应确保所使用的材料符合一定的标准,如正极材料、负极材料和电解液等。

这些标准可以包括材料的化学成分、纯度要求,以及对有害物质的限制等。

(2)生产流程标准:为确保电池的质量和安全,规范条件应包括生产流程中的各个环节,如材料混合、电极涂覆、装配等。

这些标准可以包括各项操作的要求、设备的要求以及生产环境的要求等。

(3)性能测试标准:为了确保锂离子电池的性能符合规范要求,规范条件应制定相应的测试标准。

这些标准可以包括电池容量、循环寿命、温度特性等方面的测试方法和要求。

三、规范条件的作用(1)提高产品质量:通过规范条件,可以对原材料和生产流程进行控制和监督,从而提高产品的一致性和稳定性,确保产品质量达到一定水平。

(2)确保产品安全:规范条件中包括了对各种安全风险的考虑和要求,通过制定相应标准,可以降低电池的短路、过热等安全问题的发生几率,保障用户的使用安全。

(3)促进行业发展:规范条件的制定不仅可以提高产品质量和安全性,还可以加强对新技术和新材料的应用,推动行业的不断创新和发展。

四、规范条件的启示锂离子电池行业规范条件的制定为其他相关行业提供了经验和启示。

在不同行业中,也需要制定相应的规范条件,以确保产品质量和安全。

此外,规范条件的制定也需要与时俱进,随着技术的不断进步,需要对现有标准进行不断修订和完善。

五、结论锂离子电池行业规范条件的制定对于推动行业发展和保障产品质量和安全起着重要作用。

锂离子电池的三大特性分析

锂离子电池的三大特性分析

锂离子电池的三大特性分析时间:2014-11-12 11:12:47来源:本站原创浏览次数:9697一、电池的容量特性容量测试得到电池在不同倍率下的放电电压与容量关系曲线如图3所示。

图3 不同倍率下的放电电压与容量的关系曲线从图中可以看出,在整个放电过程中锂离子电池的电压曲线可以分为3个阶段:1)电池在初始阶段端电压快速下降,放电倍率越大,电压下降的越快;2)电池电压进入一个缓慢变化的阶段,这段时间称为电池的平台区,放电倍率越小,平台区持续的时间越长,平台电压越高,电压下降越缓慢。

在锂离子电池的实际使用过程中,尽可能希望电池工作在平台区;3)在电池电量接近放完时,电池负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。

从容量测试的结果中,同时还可以得到放电电流与容量的曲线关系,如图4所示。

图4 不同放电电流与容量的关系曲线从图中可以看出,电池放电电流的大小,会直接影响到电池的实际容量。

放电电流越大,电池容量相应减小,这表明放电电流越大,到达终止电压经历的时间越短。

所以谈到电池容量时,应指明其放电电流(放电倍率)。

二、电池开路电压特性开路电压测试[6]得到锂离子电池开路电压与电池SOC的关系曲线如图5所示。

图5 电池充电与放电时的OCV-SOC曲线从图中可以看出,电池的OCV-SOC曲线与电池放电电压曲线趋势基本相同。

在SOC的中间区间(20%<SOC<80%)内,电池的OCV变化极小,电池处于平台区;而在SOC的两端区间(SOC<10%和SOC>90%),OCV 的变化率较大,整个磷酸铁锂电池的OCV-SOC曲线呈现中间区域平坦,头尾两端陡峭的样子,开路电压法即是利用这一稳定的对应关系进行SOC估计。

锂离子电池OCV-SOC关系曲线受温度、放电倍率、老化程度因素影响较小[7],但在充放电2种状态下,两条特性曲线之间会存在一定差异。

三、电池内阻特性图6表示磷酸铁锂电池在充电和放电时的欧姆内阻。

图6 电池内阻变化曲线磷酸铁锂电池的欧姆内阻曲线呈现以下的特点:在图6中较宽广的SOC围内,即SOC=[10%,100%]的区间内,电池的欧姆内阻变化很小,而在较低的SOC 区间内,随SOC的降低欧姆内阻出现较大幅度的增长,这是因为电池放电末期,电池内部化学物质活性降低;在整个SOC范围内,充电欧姆内阻总体大于放电欧姆内阻,这是因为锂离子电池放电属于自发反应,较容易;充电是由外部电源作用,使锂离子嵌入负极,较困难。

锂离子电池充放电特性

锂离子电池充放电特性
工作电压又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负 极之间的电势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,不需克服 电池的内阻所造成阻力,故工作电压总是低于开路电压,充电时则与之相反。 锂离子电池的放电工作电压在3.6V左右。
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某一规定的值时,电池在某一充放电制 度下所经历的充放电次数。锂离子电池 GB规定,1C条件下电池循环500次后容 量保持率在60%以上。
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1.充电术语解释
电池内阻 电池内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆
3.脉冲充电技术对锂离子电池性能的影响
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4.锂电池充电特性
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4.锂电池充电特性
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第五节 锂电池充放电特性
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1.术语解释
开路电压和工作电压 开路电压是指电池在非工作
状态下即电路中无电流流过 时,电池正负极之间的电势 差。一般情况下,锂离子电 池充满电后开路电压为4.1— 4.2V左右,放电后开路电压 为3.0V左右。通过对电池的 开路电压的检测,可以判断 电池的荷电状态。
6.锂电池组充电
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锂离子电池外壳特性

锂离子电池外壳特性

锂离子电池外壳特性锂,原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。

为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。

这些材料的分子结构,形成了纳米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。

这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

锂离子电池的这种原理,使得人们在获得它高容量密度的同时,也达到安全的目的。

锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。

锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为锂原子。

放电时,整个程序倒过来。

为了防止电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来防止短路。

保护措施四、设计规范由于全球手机有数亿只,要达到安全,安全防护的失败率必须低于一亿分之一。

由于,电路板的故障率一般都远高于一亿分之一。

因此,电池系统设计时,必须有两道以上的安全防线。

常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。

这样将过充的防护重任,完全交给电池组上的保护板。

虽然保护板的故障率不高,但是,即使故障率低到百万分之一,机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。

电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护,每道防护的失败率如果是万分之一,两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。

常见的电池充电系统方块图如下,包含充电器及电池组两大部分。

①充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。

适配器将交流电转为直流电,充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。

②电池组包含保护板及电池芯两大部分,以及一个PTC 来限定最大电流。

下面图中适配器交流变直流文字方块作用:电控制器限流限压。

充电器文字方块作用: 保护板过充、过放、过流等防护。

电池组文字方块作用: 限流片。

电池芯以手机电池系统为例,过充防护系统利用充电器输出电压设定在 4.2V 左右,来达到第一层防护,这样就算电池组上的保护板失效,电池也不会被过充而发生危险。

锂电池各个体系性能参数

锂电池各个体系性能参数

锂电池各个体系性能参数钴酸锂1.钴酸锂的概述1992年SONY公司商品化锂电池问世,由于其具有⼯作电压⾼、能流密度⾼、循环压寿命长、⾃放电低、⽆污染、安全性能好等独特的优势,现已⼴泛⽤作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。

并已在航天、航海、⼈造卫星、⼩型医疗仪及军⽤通讯设备中逐步发展成为主流应⽤的能源电池。

Sony 公司推出的第⼀块锂电池中,正极材料是钴酸锂,负极材料为碳。

其中,决定电池的可充电最⼤容量及开路电压的主要是正极材料。

因此我国现有的⽣产正极材料公司,产品⼏乎全部是钴酸锂。

与钴酸锂同属 4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两⼤系列,这两个系列材料在性能上各有长短,锰酸锂在原料价格上优势明显。

但在容量和循环寿命上存在不⾜。

钴酸锂的实际使⽤⽐容量为 1 30mAh/g ,循环次数可达到 300⾄500次以上:⽽锰酸锂的实际⽐容量在 100mAh / g左右,循环次数为100⾄200次。

另外,磷酸铁锂电池有安全性⾼。

稳定性好、环保和价格便宜优势,但是导电性较差,⽽且振实密度较低。

因此其在⼩型电池应⽤上没有优势。

国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征,历史较短,但发展较快,多数企业在很短时间进⼊,但⽣产企业规模不⼤,产品主要集中在中低档。

2002年,国内钴酸锂材料市场需求量为 2400吨,⼤多数产品依靠进⼝,但随着国内主要⽣产企业的投产,产能和需求量得到了极⼤的提升, 2006 年需求量达到 6500 吨, 2008年需求量接近 9000吨。

2001 年全球主要⽣产⾼性能钴酸锂、氧化钴材料的⽣产企业是⽐利时 Umicore 公司,美国OMG⼝ FMC公司,⽇本的SEIMEI和⽇本化学公司等国外企业。

另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的⽣产企业。

⽽国内的⽣产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北⼤先⾏和西安荣华等。

这些⽣产企业有些是从科研机构孵化⽽来,有些是具有上有资源优势的企业。

锂离子电池的特性与优势

锂离子电池的特性与优势

锂离子电池的特性与优势如今,对于UPS供电系统来说,采用锂离子电池的初始资本支出仅为铅酸蓄电池的1.4倍,但采用锂离子电池10年的总体拥有成本(TCO)可以节省10%-30%。

锂离子电池的优点包括:1、可靠性和可用性由于锂离子电池与铅酸电池的制造方法不同,锂离子电池故障率要低得多。

由于使用寿命更长,维护要求更低,UPS电源采用锂离子电池很少发生故障。

根据所使用的化学成分,锂离子电池的使用寿命可长达15年。

与铅酸蓄电池相比,可以显著节省更换成本,因为锂离子电池不必每隔几年更换一次。

此外,锂离子电池通常比铅酸电池具有更长的循环寿命。

例如,铅酸蓄电池通常可以提供200次放电循环,这意味着可以将电池的容量耗尽至其额定值的50%,然后其重新充电至100%,可以达到200次循环。

但在更换电池之前,锂电池可以提供500-7000次放电循环(这取决于所使用的化学物质)。

另外,锂离子电池具有较低的自放电率,或者在不使用时自身放电缓慢,这使得它们具有更长的保存时间。

2、重量较轻锂离子电池比铅酸蓄电池重约三分之一。

这样可以节省数据中心建设成本,因为不需要加固地板来承受更多的重量。

它还节省了运输成本,因为与铅酸蓄电池相比,能够以同样的成本运输更多的锂离子电池。

3、更小的体积锂离子电池柜的尺寸通常是铅酸电池柜的一半,达到相同的容量可节省50%的占地面积。

这使组织可以重新规划设计数据中心,以增加IT系统的可用空间。

此外,可以节省新数据中心的建设成本,因为容纳用于UPS储能的锂离子电池机柜的空间可以更小。

4、能量密度更高锂电池具有更高的能量密度(Wh/kg,或每千克瓦特小时)和功率密度(W/kg,或每千克瓦特)。

这就是为什么锂电池能够以更小的体积和更轻的重量提供与铅酸蓄电池相同能量的原因。

5、工作在温度较高的环境锂电池可以在86°F(30°C)的温度下工作,比铅酸蓄电池高出近10°C。

这使组织可以提高数据中心的室温,从而节省用于冷却的电能,降低冷却成本,节省总体拥有成本(TCO)。

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锂离子电池特性锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。

体积小所以容量密度高,广受消费者与工程师欢迎。

但是,化学特性太活泼,则带来了极高的危险性。

锂金属暴露在空气中时,会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。

为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。

这些材料的分子结构,形成了奈米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。

这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

锂离子电池的这种原理,使得人们在获得它高容量密度的同时,也达到安全的目的。

锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。

锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为锂原子。

放电时,整个程序倒过来。

为了防止电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来防止短路。

好的隔膜纸还可以在电池温度过高时,自动关闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废武功,防止危险发生。

保护措施锂电池芯过充到电压高于4.2V后,会开始产生副作用。

过充电压愈高,危险性也跟着愈高。

锂电芯电压高于4.2V后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。

如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。

这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。

这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。

有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。

因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。

最理想的充电电压上限为4.2V。

锂电芯放电时也要有电压下限。

当电芯电压低于2.4V时,部分材料会开始被破坏。

又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到2.4V才停止。

锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%左右。

因此,3.0V是一个理想的放电截止电压。

充放电时,除了电压的限制,电流的限制也有其必要。

电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。

这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。

万一电池外壳破裂,就会爆炸。

因此,对锂离子电池的保护,至少要包含:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。

一般锂电池组内,除了锂电池芯外,都会有一片保护板,这片保护板主要就是提供这三项保护。

但是,保护板的这三项保护显然是不够的,全球锂电池爆炸事件还是频传。

要确保电池系统的安全性,必须对电池爆炸的原因,进行更仔细的分析。

爆炸类型分析电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。

此处的外部系指电芯的外部,包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。

当电芯外部发生短路,电子组件又未能切断回路时,电芯内部会产生高热,造成部分电解液汽化,将电池外壳撑大。

当电池内部温度高到135摄氏度时,质量好的隔膜纸,会将细孔关闭,电化学反应终止或近乎终止,电流骤降,温度也慢慢下降,进而避免了爆炸发生。

但是,细孔关闭率太差,或是细孔根本不会关闭的隔膜纸,会让电池温度继续升高,更多的电解液汽化,最后将电池外壳撑破,甚至将电池温度提高到使材料燃烧并爆炸。

内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜,或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。

这些细小的针状金属,会造成微短路。

由于,针很细有一定的电阻值,因此,电流不见得会很大。

铜铝箔毛刺系在生产过程造成,可观察到的现象是电池漏电太快,多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。

而且,由于毛刺细小,有时会被烧断,使得电池又恢复正常。

因此,因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。

这样的说法,可以从各电芯厂内部都常有充电后不久,电压就偏低的不良电池,但是却鲜少发生爆炸事件,得到统计上的支持。

因此,内部短路引发的爆炸,主要还是因为过充造成的。

因为,过充后极片上到处都是针状锂金属结晶,刺穿点到处都是,到处都在发生微短路。

因此,电池温度会逐渐升高,最后高温将电解液气体。

这种情形,不论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈氧化,都是爆炸收场。

但是过充引发内部短路造成的这种爆炸,并不一定发生在充电的当时。

有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,消费者就终止充电,带手机出门。

这时众多的微短路所产生的热,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生爆炸。

消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很烫,扔掉后就爆炸。

综合以上爆炸的类型,我们可以将防爆重点放在过充的防止、外部短路的防止、及提升电芯安全性三方面。

其中过充防止及外部短路防止属于电子防护,与电池系统设计及电池组装有较大关系。

电芯安全性提升之重点为化学与机械防护,与电池芯制造厂有较大关系。

设计规范由于全球手机有数亿只,要达到安全,安全防护的失败率必须低于一亿分之一。

由于,电路板的故障率一般都远高于一亿分之一。

因此,电池系统设计时,必须有两道以上的安全防线。

常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。

这样将过充的防护重任,完全交给电池组上的保护板。

虽然保护板的故障率不高,但是,即使故障率低到百万分之一,机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。

电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护,每道防护的失败率如果是万分之一,两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。

常见的电池充电系统方块图如下,包含充电器及电池组两大部分。

充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。

适配器将交流电转为直流电,充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。

电池组包含保护板及电池芯两大部分,以及一个PTC来限定最大电流。

文字方块: 适配器交流变直流文字方块: 充电控制器限流限压文字方块: 充电器文字方块: 保护板过充、过放过流等防护文字方块: 电池组文字方块: 限流片文字方块: 电池芯以手机电池系统为例,过充防护系利用充电器输出电压设定在4.2V左右,来达到第一层防护,这样就算电池组上的保护板失效,电池也不会被过充而发生危险。

第二道防护是保护板上的过充防护功能,一般设定为4.3V。

这样,保护板平常不必负责切断充电电流,只有当充电器电压异常偏高时,才需要动作。

过电流防护则是由保护板及限流片来负责,这也是两道防护,防止过电流及外部短路。

由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。

因此,一般设计是由该电子产品的线路板来提供第一到防护,电池组上的保护板则提供第二道防护。

当电子产品侦测到供电电压低于3.0V时,应该自动关机。

如果该产品设计时未设计这项功能,则保护板会在电压低到2.4V 时,关闭放电回路。

总之,电池系统设计时,必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。

其中保护板是第二道防护。

把保护板拿掉后充电,如果电池会爆炸就代表设计不良。

上述方法虽然提供了两道防护,但是由于消费者在充电器坏掉后,常会买非原厂充电器来充电,而充电器业者,基于成本考虑,常将充电控制器拿掉,来降低成本。

结果,劣币驱逐良币,市面上出现了许多劣质充电器。

这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。

而过充又是造成电池爆炸的最重要因素,因此,劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。

当然,并非所有的电池系统都采用如上图的方案。

在有些情况下,电池组内也会有充电控制器的设计。

例如:许多笔记型计算机的外加电池棒,就有充电控制器。

这是因为笔记型计算机一般都将充电控制器做在计算机内,只给消费者一个适配器。

因此,笔记型计算机的外加电池组,就必须有一个充电控制器,才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。

另外,使用汽车点烟器充电的产品,有时也会将充电控制器做在电池组内。

最后的防线如果电子的防护措施都失败了,最后的一道防线,就要由电芯来提供了。

电芯的安全层级,可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。

由于,电池爆炸前,如果内部有锂原子堆积在材料表面,爆炸威力会更大。

而且,过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线,因此,电芯抗过充能力比抗外部短路的能力更重要。

如果,外部短路不会爆炸的电芯,可以得到一颗星。

而过充不会爆炸的电芯,可以得到两颗星。

那么电芯的安全等级,就有零颗星到三颗星,四种等级。

日本制和台湾制的电池芯,通常都可达到三颗星的最高等级,中国制的电芯就参差不齐。

下表为市场上常见锂电芯的安全等级。

安全等级过充不爆炸短路不爆炸代表厂商★★★OO日本厂、能元、宜电等★★OX★XO大陆一、二级厂☆XX大陆二、三级厂电芯抗外部短路的方法,通常包括使用高质量的隔膜纸和采用压力阀两种措施。

其中高质量的隔膜效果最好,外部短路时超过百分之九十九的电池不会发生爆炸。

压力阀则有副作用。

例如电池过充时,压力阀如果太早破裂,会让氧气进入导致爆炸。

另外,中国制压力阀的精密度非常不可*。

中国铝壳厂生产的铝壳,不到一成的压力阀会在业者宣称的压力范围内起作用,可*度只有百分之一、二。

因此,对组装厂而言,要确保电池不会发生短路爆炸,最好的方法还是直接作实验。

只要将电池充饱电,再放入防爆箱中短路即可判定抗短路的能力。

电池芯抗过充的方法则非常复杂,必须考虑化学配方、外壳机械特性、及配套的电子组件。

一般系利用电池过充到某个电压时,让添加物开始发生反应,一方面增加内阻,一方面将电能转为热能,以达到1C/12V过充6小时,不会爆炸的安全水平。

对于串并用的电池,有时还会再加上配套的电子组件或精密的压力阀。

目前中国制电芯约近半数可以通过短路测试,但是绝大多数都无法通过过充测试。

又由于电子防护方面,最容易崩溃的防线是过充防护,而过充所衍生的爆炸也最严重。

因此,电池芯的抗过充能力,是相关业者在选择电池芯时,重点中的重点。

对单颗使用的电池而言,至少要能达到1C/6V过充6小时不爆炸。

对串联使用的电池,至少要能通过1C/12V过充6小时。

这样才能在消费者使用劣质充电器的情形下,确保电池组的安全。

责任归属电池组发生爆炸事件时,分析爆炸原因,是判定责任归属的第一步。

如果是短路爆炸且短路的部位在电池组的外部,这必然是两道电子防护都失效且电芯也未能通过短路的考验。

这时保护板厂商、电芯厂商、PTC厂商、与组装厂商都有责任。

但是这种情况发生的机率不高。

如果短路的部位在电池组的内部,最可能的导因是绝缘失效且电芯未能通过短路的考验。

因此,组装厂与电芯厂都有责任。

如果是过充爆炸,通常导因于充电器电压过高、保护板因温度过高而暂时性或永久性的失效、且电芯未能防过充。

由于所有电芯厂都只保证电芯短路时不爆炸,而不保证过充时不爆炸。

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