锂离子电池环境试验安全要求

林能其

【摘 要】 锂离子电池环境安全试验部分主要规定了电池的低气压、温度循环、振动、加速度冲击、跌落、应力消除、高温等与“环境”有关的安全试验项目，锂离子电池的低气压、温度循环、振动、加速度冲击、跌落试验后需要进行一次放电充电循环，以模拟锂离子电池遭受相应的应力后用户继续尝试使用该锂离子电池时的安全性。

【关键词】 锂离子电池 环境安全 安全试验

锂离子电池，以及由非用户更换型电池/锂离子电池与其电子产品组成的整体样品。对于非用户更换型电池，应将其安装在电子产品中作为整体样品进行标准中的锂离子电池环境安全试验；对于非用户更换型锂离子电池，可以将其置于电子产品中作为整体样品，也可以单独将锂离子电池取出，进行标准中的锂离子电池环境安全试验，推荐优先选择作为整体样品进行测试。由于试验过程中可能会出现泄气、冒烟、着火甚至爆炸，因此必需采取必要的防护措施，如样品放置在具有防爆功能的通风装置中。

1 低气压

试验目的：低气压试验是用来模拟空运过程中的低气压条件对锂离子电池安全性的影响，试验后样品应不起火、不爆炸、不漏液。仪器设备：如真空箱（或低气压试验箱）、充放电测试仪等。

2 温度循环

试验目的：锂离子电池温度循环试验是用来模拟锂离子电池在运输或贮存过程中，反复暴露在低温和高温环境下，锂离子电池的安全性，试验是利用迅速和极端的温度变化进行的。试验后样品应不起火、不爆炸、不漏液。仪器设备：如温度试验箱、充放电测试仪等。

3 振动

试验目的：本试验模拟运输、携带过程中的振动不应导致锂离子电池发生漏液、起火和爆炸等安全问题。仪器设备：如振动试验台、充放电测试仪等。

注意事项：锂离子电池振动试验需要注意以下几点：（1）样品的固定方式，既要保证振动信号准确地传递到样品上，又不能使样品发生变形；（2）每个样品需要连续多次承受不同方向的振动试验；（3）关于试验方向，由于锂离子电池的形状可能为不规则形状，需要对3个相互垂直方向都进行试验。此外，需注意锂离子电池振动试验后还需要进行一次放电充电循环。（建议振动时应使用专用的夹具，确保振动过程不出现样品移位导致G值改变等现象）。

4 加速度冲击

试验目的：锂离子电池加速度冲击试验是模拟锂离子电池携带或运输过程中遇到加速度冲击后不应引起着火、爆炸或漏液等安全问题。仪器设备：如加速度冲击试验台、充放电测试仪等。

注意事项：锂离子电池加速度冲击试验需要注意以下几点：（1）锂离子电池加速度冲击试验同锂离子电池振动试验类似，需要注意样品的固定方式、每个样品多次试验、试验方向。（2）锂离子电池加速度冲击试验的峰值加速度的注意事项同电池的加速度冲击试验。（3）此外，需注意锂离子电池加速度试验后还需要进行一次放电充电循环。

5 跌落

对圆柱型和纽扣型锂离子电池两个端面各跌落一次，圆柱面跌落两次，共计进行四次跌落试验；对方型锂离子电池每个面各跌落一次，共进行六次试验；对非用户更换型电池/锂离子电池进行带设备的跌落试验，设备每面跌落一次。样品应不起火、不爆炸、不漏液。

试验目的：本试验模拟运输、携带、使用过程中的意外跌落（如从长椅、桌面及手中跌落）不应导致锂离子电池发生漏液、起火和爆炸等安全问题。本试验是模拟合理、可预见的意外跌落，不考虑人为的、故意的、不合理的及不可预见的跌落引发的安全问题。仪器设备：如多自由度试验台、充放电测试仪等。

注意事项：锂离子电池跌落试验需要注意以下几点：（1）每个样品需要连续多次承受不同方向的跌落试验；（2）需要采取必要的措施保证试验方向的准确性，并该措施还不应影响自由落体运动；（3）锂离子电池跌落试验条件也考虑了实际使用过程中的意外跌落，因此对于某些锂离子电池需要进行1.5m的跌落试验；此外，需注意锂离子电池跌落还需要进行一次放电充电循环。

6 应力消除

模压或注塑成形的热塑性外壳的结构应能保证外壳材料在释放由模压或注塑成形所产生的内应力时，该外壳材料的任何收缩或变形均不会暴露出内部零部件。样品外壳不应发生导致内部组成暴露的物理形变。

试验目的：应力消除试验是模拟锂离子电池在承受适当的高温后外壳保持完整性的能力。仪器设备：如高温试验箱等。

注意事项：应力消除试验需要注意以下几点：（1）仅对模压或注塑成形的热塑性外壳的锂离子电池进行本试验；（2）试验前先将试验箱升温至70℃±2℃然后再将样品放入试验箱而不是将样品放入后再升温，试验后是将样品取出恢复至室温而不是在试验箱内将恢复室温；（3）如样品在试验过程中发生着火、爆炸等使外壳破坏，也判为不合格。（建议取样品时应使用夹子等工具，以免烫伤，同时应将试验后的样品放置在专用的防爆箱中，搁置两个小时以上。）

7 高温使用

样品在高温条件下使用应具有足够的安全性。通过以下高温使用试验来检验其是否合格：将满电样品置于高温试验箱内，试验箱内温度设为制造商规定的锂离子电池的充电上限温度和放电上限温度、电池的充电上限温度和放电上限温度及80℃中的最大值。待样品表面温度稳定后，保持7h。

样品应满足以下要求之一：（1）切断电路，且不起火、不爆炸、不漏液；（2）未切断电路，在高温试验过程中的充放电方法继续进行一次放电充电循环，样品应不起火、不爆炸、不漏液。

试验目的：本试验模拟锂离子电池在高温环境中使用时的安全性。例如将处于待机或车载充电状态的手机遗忘于长时间暴露在阳光下的汽车内。仪器设备：如高温试验箱、充放电测试仪等。

注意事项：锂离子电池高温试验需要注意以下几点：（1）高温保持时间7h以样品表面温度平衡后开始计时，若进行一次放电充电循环的时间大于7h，可将高温试验时间延长至本次充放电循环结束；（2）试验温度的选择是选择锂离子电池的充电上限温度（如40℃）和放电上限温度（如55℃）、电池的充电上限温度（如45℃）和放电上限温度（如60℃及80℃中的最大值，一般情况下：锂离子电池的充电上限温度≤电池的充电上限温度<80℃，锂离子电池的放电上限温度≤电池的放电上限温度<80℃，因此试验温度一般选为80℃。（3）由于试验箱内的空气流动会加速热传递，从而引起充放电过程中电池表面热量流失，因此可能需要采取降低风速等方式尽量减少对样品的影响。

8 结语

锂离子电池越来越多地运用到通讯、交通、照明等各个领域，以其独特的适用性，便利性越来越受大众欢迎，然而锂离子电池的安全方面一直受人诟病，在安全试验方面一直警醒着我们，要认真踏实地对待，以上是安全测试方面的一些浅见，供读者诸君探讨。endprint