l锂电池安全系能
关于Li-ion电池的安全认证
关于Li-ion电池的安全认证•国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准：•GB（国家标准）;•UL（Underwriter Laboratory)美国安全认证机构;•CE（COMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。
表示该商品符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。
证实该产品已通过了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧盟市场销售的―通行证‖;•企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该企业供货的能力，并基本达成供货意向。
如：MOTOROLA、SAMSUNG。
UL安全认证的测试项目•UL（Underwriter Laboratory)在认证过程中所要进行的项目及其测试目标值有：•电性能方面包括：•短路测试。
不爆炸，不起火，外部温度不超过150℃•过充测试。
不爆炸，不起火。
•过放测试。
不爆炸，不起火。
•机械性能方面包括：•挤压测试。
不爆炸，不起火。
•重物冲击测试。
不爆炸，不起火。
•高频振荡测试。
不爆炸，不起火；不漏气或漏液。
•振动测试。
不爆炸，不起火；不漏气或漏液。
•环境适应性能包括：•热冲击测试。
不爆炸，不起火。
•温度循环测试。
不爆炸，不起火。
不漏气或漏液•低压测试。
不爆炸，不起火。
不漏气或漏液GB要求的安全性能测试项目•GB（国标标准)所规定进行的安全性能测试项目：•电性能方面包括：•短路测试。
不爆炸，不起火，外部温度不超过150℃•过充测试。
不爆炸，不起火。
•机械性能方面包括：•重物冲击测试。
不爆炸，不起火。
允许变形。
•振动测试。
无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于N*3.6V•碰撞测试。
无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于N*3.6V•环境适应性能包括：•热冲击测试。
不爆炸，不起火。
•恒定湿热性能。
不爆炸，不起火；不漏气或漏液。
电池基本知识1、什么是电池？•电池是一种能源。
当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池电压各有不同。
锂电池为什么需要BMS电池管理
锂电池为什么需要BMS电池管理系统？锂电池处于严重过充电状态下还存在爆炸的危险，造成锂电池组损坏的同时还对使用者的人生安全造成威胁。
因此，必须为锂电池组配备一套具有针对性的锂电池管理系统BMS从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个锂电池工作效率和使用寿命。
(1)安全性锂电池存在安全性差，时有发生爆炸等缺陷。
尤其是钻酸锂为正极材料的锂电池不能大电流放电,安全性较差。
此外，几乎所有种类的锂电池过度充电或过度放电都会引起电芯不可逆转的损伤。
锂电池对温度也极为敏感：如果在温度过高的状况下使用，可能引起电解液分解、燃烧甚至爆炸;温度过低将导致锂电池的各项性能明显恶化，影响设备的正常使用。
由于电池制作工艺的限制，每个电池单元的内阻、容量等均会存在差异。
当多个电池单元串联使用时,会引起各个电芯的充放电速率不一致，这导致了电池容量的利用率低下。
鉴于此，锂电池在实际使用过程中通常需要专门的保护系统来监控电池的健康状态，从而管理锂电池的使用过程。
(2)可维护性锂电池低温下容量衰减和电量无法准确预测使得设备的可维护性较差。
长期在线的仪表需要定期更换电池，而远程监控设备工作站点分散，各个站点之间路途遥远，因此更换电池工作量巨大，成本高昂。
为了减小维护的工作量，降低维护成本，需要锂电池BMS管理系统具有准确的电荷状态估算功能以准确掌握电池的电荷状态，更有目的地进行电池更换工作;同时还需要电池管理系统具有较低的自身功耗，以降低维护频率，延长电池的使用寿命。
因此对长时间持续供电的远程监控仪表，合理地设计锂电池BMS管理系统对设备的维护有着非常重要的意义。
BMS锂电池管理系统的作用电池管理系统(BMS)是一套保护电池使用安全的控制系统,时刻监控电池的使用状态,通过必要措施调节电池的异常使用状态,为换电柜及车辆的使用安全提供安全保障。
BMS锂电池管理系统的主要目的就是保证电池系统的设计性能,从安全性、耐久性、动力性三个方面提供作用。
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130mAh／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和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。
2.钴酸锂的材料构成LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。
锂电池的物理极限
锂电池的物理极限锂电池是目前最常用的电池类型之一，它具有高能量密度、长寿命、轻便等优点，因此广泛应用于各种电子设备、电动车、储能系统等领域。
然而，锂电池也存在一些局限性，例如安全性、环境友好度、性能稳定性等方面，这些局限性往往与锂电池的物理极限相关。
本文将探讨锂电池的物理极限及其对锂电池性能的影响。
一、锂电池的物理极限锂电池的物理极限主要包括以下几个方面：1. 能量密度极限锂电池的能量密度是指单位体积或单位重量内所储存的能量，通常以Wh/kg或Wh/L为单位。
能量密度极限是指锂电池在理论上能够达到的最大能量密度。
根据热力学原理，锂离子电池的能量密度极限约为386Wh/kg，这是由锂离子电池正负极材料的化学反应所决定的。
目前市场上的商用锂离子电池能量密度一般在100-300Wh/kg之间，离理论极限还有一定距离。
2. 充电速率极限充电速率是指电池在单位时间内所能够接受的充电电流，通常以C值表示，C值等于电池容量除以充电时间。
充电速率极限是指电池在理论上能够承受的最大充电速率。
锂离子电池的充电速率极限一般为1C-2C，即电池容量的1-2倍。
如果超过这个充电速率，电池就会发生过热、气化、漏液等问题，从而影响电池寿命和安全性。
3. 放电速率极限放电速率是指电池在单位时间内所能够输出的电流，通常以C值表示，C值等于电池容量除以放电时间。
放电速率极限是指电池在理论上能够承受的最大放电速率。
锂离子电池的放电速率极限一般为5C-10C，即电池容量的5-10倍。
如果超过这个放电速率，电池就会发生过热、气化、容量下降等问题，从而影响电池寿命和安全性。
4. 工作温度范围极限锂电池的工作温度范围是指电池能够正常工作的温度范围。
锂离子电池的工作温度范围一般为-20℃~60℃，超出这个范围电池就会出现容量下降、寿命缩短等问题。
此外，高温还会导致电池发生过热、气化等安全问题。
二、锂电池的物理极限对性能的影响锂电池的物理极限对其性能有着重要的影响，具体表现在以下几个方面：1. 能量密度能量密度是锂电池的重要性能指标，它决定了电池的续航能力。
《锂电池原理》课件
能量密度是指单位体积或质量的电池所能存储的能量，通常以Wh/kg或Wh/L表示。功率密度是指单位质量或体 积的电池在单位时间内所能释放的能量，通常以W/kg或W/L表示。高能量密度和功率密度是锂电池发展的主要 目标之一，以提高电池的性能和满足不同应用的需求。
04 锂电池的优缺点
优点
高能量密度
保持电池干燥
潮湿的环境可能影响电池的性能和安全性， 应保持干燥。
避免长时间不使用
长时间不使用的电池应定期充电，以保持其 性能。
使用专用的电池充电器
使用专用的电池充电器可以更好地保护电池 ，延长其使用寿命。
常见故障及处理方法
电池无法充电
可能是由于充电口接触 不良、电池老化等原因 ，需要检查充电口和更 换电池。
详细描述
在充电过程中，正极上的电子通过外部电路传递到负极，而正极上的锂离子通 过电解液传递到负极，并嵌入到负极的碳结构中。这个过程伴随着能量的释放 ，使得电池能够储存能量。
放电过程
总结词
放电过程中，负极上的电子通过外部电路传递到正极，同时负极上的锂离子通过 电解液传递到正极，并嵌入到正极的锂化合物中。
工作原理简介
充电过程
在充电过程中，锂离子从正极脱出，经过电解质后嵌入到负 极中，同时电子通过外部电路传递到负极，保持电荷平衡。
放电过程
放电时，锂离子从负极脱出，经过电解质后嵌入到正极中， 同时电子通过外部电路传递到正极，对外电路提供电力。
锂电池的应用领域
01
电子产品
手机、平板电脑、数码相机等便携式电子产品。
《锂电池原理》ppt 课件
目录
• 锂电池概述 • 锂电池的组成结构 • 锂电池的工作原理 • 锂电池的优缺点 • 锂电池的安全使用与维护
锂离子电池安全性保护措施
锂离子电池安全性保护措施摘要：在锂离子电池中，存在着最普遍的安全问题。
锂离子电池的热失控是造成安全事故的重要因素。
文章总结了近年来国内外关于锂离子电池安全防护的一些方法，其中包括了国内外关于锂离子电池的内部防护和外部防护措施的研究与探讨。
本文对近年来国内外关于不可燃电解质、阻燃添加剂、隔膜、正极材料、限流设备、电池管理系统等方面的工作原理及最新的研究成果，并对今后的安全性进行了预测。
关键词：锂离子电池安全性；保护措施在众多新能源中，以高电压、高比容量、长循环寿命、无环境污染等优异的特性的锂离子电池深受当今社会的青睐，至今已经取代了传统的3C型二次电池，逐渐成了电力行业的主流。
但近年来，由于使用锂离子电池引起的火灾和爆炸事故时有发生，严重影响了其发展。
锂离子电池之所以会有这样的危险，是因为它的内部放热反应不受控制，这主要是因为：（1）某些不符合标准的运行方式，比如在锂离子电池过度充电时，正极材料中会出现脱锂的反应，使得结构破碎，电解液也被氧化，从而产生了巨大的热能。
(2）在长期的循环中，锂离子电池的负极表面会产生锂枝晶，其中一些会剥落，成为"死锂"，而另一些则会不断繁殖，最后会击穿金属薄膜，从而导致电池短路。
(3）强酸性电解质溶液，是由碳酸酯和羧酸酯所构成的强有机溶剂，在高热时会引起氧化分解，从而放出巨大的热能，引起电池的过热，但一旦没有及时排除，很易导致电池的过热，引起电池的自燃，乃至自爆。
为解决锂离子脱嵌电池的安全问题，本文浅析一下锂离子电池安全性保护措施。
一、从电极材料讨论锂离子电池安全性保护措施对电解质和膜片进行了修饰，对电极材料的改性也是目前研究的热点。
有的学者建议将磷基化合物嵌入到正极中而不是加入阻燃剂，而是采用预先埋入阻燃剂的磷酸铁锂作为正极材料。
之后，他们又将软水铝石作为阻燃剂嵌入到锂离子正极中，这两种阻燃剂均表现出优良的阻燃性，且不会使正电极的电化学性质有明显的下降。
锂电池安全标准 IEC62133
IEC62133 ed.2目录绝缘和布线测试 (2)振动测试 (3)高温环境模型外壳压力测试 (4)温度循环测试 (5)外部短路测试: (20︒C ±5ºC) (6)外部短路测试: (55°C ± 5︒C) (7)自由跌落 (8)机械冲击（冲击危害） (9)热滥用测试 (10)电芯挤压测试 (11)低压测试: (12)强制放电测试: (13)恒压持续充电 (电芯) (14)外部短路 (电芯) (15)外部短路 (电池) (16)电池的过充测试 (17)电芯的强制内部短路测试 (18)绝缘和布线测试测试方法有金属裸露表面且金属面不带电的电池，在绝缘阻抗测试仪输出500Vdc电压情况下，测量电池金属表面与正极端子间的绝缘阻抗，测量需持续一定时间，绝缘电阻测试电压典型作用时间为60秒。
测试结果要求金属外壳电池和正极端子间绝缘电阻不大于等于5 M 。
振动测试测试方法样品做简单的谐振运动，振幅为0.76mm，最大位移1.52mm。
频率以1Hz/min的速度在10Hz和55Hz之间变化。
在每个震动方向上频率从10Hz到55Hz，然后从55Hz返回10Hz，往返时间在90 5分钟内。
测试完成1小时后检查电芯。
测试结果要求样品没有泄露、起火、爆炸的迹象。
高温环境模型外壳压力测试测试方法完全充满电电池放在空气对流的烤炉中，烤炉温度为70︒C ± 2︒C。
电池在烤炉中保持7小时，之后小心移出，恢复到室温(20︒C ± 5︒C)后检查。
测试结果要求样品外壳没有变形或使内部组件暴露的物理弯曲。
温度循环测试测试方法完全充电电芯/电池按照下面过程在强制通风间内进行温度循环测试：步骤1：将样品放在室温为75︒C ±2︒C的室内，保持4小时。
步骤2：在30分钟内将室温降低到20︒C ± 5︒C，保持2小时。
步骤3：30分钟内将室温降低到–20︒C ± 2︒C，保持4小时。
锂电池的安全性能指数
锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)。
因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。
锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。
锂离子电池对充电的要求是很高的，它要求精密的充电电路以保证充电的安全。
终止充电电压精度允差为额定值的±1%(例如:充4.2V的锂离子电池，其允差为±0.042V)，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。
锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流(过热)。
一般常用的充电率为0.25C～1C（C是电池的容量，如C=800mAh，1C充电率即充电电流为800mA）。
在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。
锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，其充电特性如图2所示。
这是一种800mAh容量的电池，其终止充电电压为4.2V。
电池以800mA(充电率为1C)恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2V时，改成4.2V恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C(约80mA)时，认为接近充满，可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器，过一定时间后结束充电)。
锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用寿命。
锂离子电池具有以下优点：1）电压高，单体电池的工作电压高达3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。
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锂电池组安全认证项目简介一、电池组各项性能测试项目1.1电
气性能测试1）充电性能测试标准：使用0.2C充电，充电时间小于8
小时，即为合格2）放电性能测试标准：放电容量不低于额定容量的100%3）高温存储性能测试标准：电池组不冒烟，不起火，不爆炸4）
低温存储性能测试标准：电池组不冒烟，不起火，不爆炸5）月电荷保值率标准：30天月电荷保持率不低于额定容量的80%。
6）循环寿命测
试标准：500个标准循环测试后，电池组的循环寿命应不低于500次。
第100次的放电容量不低于电池组额定容量的85%；第500次放电容量不
低于电池组额定容量的60％。
7）恒温恒湿存储实验标准：电池组不
泄漏，不冒烟，不起火，不爆炸。
8）路试实验标准：电池组骑行过程
放电无异常现象发生1.2安全性能测试项目1）过充测试标准：电池包不起火，不解体，不爆炸2）外部短路测试标准：电池包不起火，不解体，表面温升不超过150℃3）振动测试标准：不泄露，不爆炸，不解体，不破裂，不燃烧4）部分电芯短路测试标准：电池包不爆炸，不泄露，表面温升达到恒定状态或是恢复到室温5）挤压测试标准：不泄露，不爆炸，不解体，不破裂，不燃烧6）冲击测试标准：不泄露，不爆炸，
不解体，不破裂，不燃烧，并且每个电池包在试验后的开路电压不小于测试
前的90%，7）高度模拟测试标准：电池包不泄露，不爆炸，不起火，
开路电压不低于测试前的90%8）温度冲击试验标准：电池包无泄漏，不爆炸，不解体，不起火，开路电压不低于初始电压的90%9）淋雨实验标准：电
池组内部无积水，电池包不起火，不爆炸10）浸水实验标准：标准：
电池组内部无积水，电池包不起火，不爆炸
二、保护板测试项目（以36V10AH为例）1）过充电压保护值合格标准：
4.25V±25(mV)2）过充电压保护恢复值合格标准：4.15V±50(mV）3）
过放电压保护值合格标准：2.8V±80(mV)4）过放保护电压恢复值合格
标准：3.0V±100(mV)5）过流保护值合格标准：35A±3(A)6）短路保护合格标准：短路瞬间保护板起到保护功能，断开负载后短路保护功能
能够恢复7）过温保护值合格标准：65℃±3℃8）过温保护恢复值合
格标准：55℃±3℃
三、电芯各项性能测试项目
3.1电气性能测试
1)室温倍率放电性能测试合格标准：10A放电容量>初始容量的95%。
2)高温放电性能测试合格标准：0.5C5A放电容量>初始容量的95%。
3)低温放电性能测试合格标准：0.5C5A放电容量>初始容量的80%。
4)室温循环性能测试合格标准：100次循环容量>第4次循环容量的90%。
5)60℃循环性能测试合格标准：100次循环容量>第4次循环容量的80%。
6)高温存储性能测试合格标准：①容量保持率>初始容量的80%；②容量恢复率>初始容量的85%；
7)常温存储性能测试合格标准：
①容量保持率>初始容量的90%；
②容量恢复率>初始容量的95%；
3.2安全性能测试
1）高温短路测试合格标准：电芯不爆炸、不起火；电芯表面最高温度低于150℃；
2）过充电测试合格标准：电芯不爆炸、不起火。
3）过放电测试合格标准：电芯不起火、不爆炸。
4）挤压测试合格标准：电芯不爆炸、不起火。
5）重物冲击测试合格标准：电芯不爆炸、不起火。
6)振动测试合格标准：电芯不起火、不爆炸、不泄漏；测试前后及24h后内阻变化小于20%；
7)跌落测试合格标准：电芯不起火、不爆炸、不泄漏；测试前后及24h后内阻变化小于15%；
8)热箱测试合格标准：电芯不爆炸、不起火；电芯表面最高温度低于150℃；
9)温度冲击测试合格标准：电芯不起火、不爆炸、不泄漏；测试前后重量变化小于0.1%；
10）低气压测试合格标准：电芯不起火、不爆炸、不泄漏；测试前及24h后重量变化小于0.1%；
11）焚烧测试合格标准：电芯爆炸碎片不穿透到网筛之外
12）恒定湿热测试合格标准：①电芯无变化；②电芯重量损失<0.1%；
③放电时间应不低于50min。