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Tadiran 電池 安全性能試驗全

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年08月10日  

Tadiran電池安全性能試驗全解


警告:下面所做的試驗都是在極端條件下進行的。只是用來說明某種情況,絕不可理解為這些方法可在實際中應用。如果在應用或試驗中有的要求超過電池資料表中所給出的標準,必須事先征得Tadiran的批準方可進行。

5.2.1•總則

電池的安全方面在生產中必須盡早考慮,讓用戶感到在使用時有安全感。或是明確警告電池禁止存放在某些環境下,因為那可能造成某些危害。

Tadiran電池的設計安全,無爆炸隱患。之所以能夠如此,是因為考慮到了充分利用如下幾個方面的因素:

•高熱量擴散介質

•有限的反應區域

•有限的短路電流(結果帶來有限的溫度上升)

•根據作業的需要裝有透氣裝置

UL安全標準中的UL-1642-鋰電池標準規定了有關鋰電池的規范要求。這類鋰電池在實際應用中,技術人員或用戶就可以直接替換。UL-1642鋰電池標準還規定了電池必須安全規范使用的試驗條件。在下面的安全報告里即包括了一些試驗。這些試驗條件在性質上比UL安全標準要求的還要嚴格。




圖5.2-1通過X-射線拍攝的穿刺電池照片短路電流(A)


5.2.2•安全試驗

Tadiran圓柱型和薄片型鋰電池已經經過了如下的安全試驗(包括有透氣孔和不帶透氣孔電池):

•穿刺試驗(5.2.3)

•擠壓試驗(4.2.4)

•在250C溫度環境下的短路試驗(5.2.5)

•在720C溫度環境下的短路試驗(5.2.6)

•加熱試驗,1500C(5.2.7)

•滲漏試驗(5.2.8)

•強行放電試驗(5.2.9)

•放電電池的充電試驗(5.2.10)

•滿容量電池的充電試驗(5.2.11)

只適用于有透氣孔的電池:

•火焰焚燒試驗(5.2.12)

•燃火接觸試驗(5.2.13)

•安全性能試驗(5.2.14)




時間(小時)

圖5.2-2絕熱電池短路的溫度電流形勢圖


5.2.3•穿刺試驗

(包括對滿容量電池和放電電池)

試驗條件:環境溫度:25oC;相對濕度:70%。

試驗描述:用壓力使直徑為4毫米的釘子穿過電池,釘子與電池豎軸成垂直角(見圖5.2-1)。在這種情況下對電池再觀察24小時。

觀察結果:在穿刺處有輕微的電解質滲漏—沒有電解質噴出或“嘶嘶”冒出的現象發生,證明電池內部缺少壓力。電池沒有膨脹。電池被短路并對溫度上升情況進行了記錄。



5.2.4•擠壓試驗


(包括對滿容量電池和放電電池)

適用文件:UL-1642第12節。

試驗條件:環境溫度:25oC;相對濕度:70%。

試驗描述:對每一塊電池按垂直于其豎軸的方向進行擠壓(受壓面積為32x32毫米)。對其中的兩個階段進行觀察。第一階段為擠壓深度達正常電池直徑的30%時;第二階段為電池被完全擠扁時。

觀察結果:在第一階段:電池短路,沒有爆炸或電解質流出現象;在第二階段,電池短路,電解質漏出,但沒有爆炸。

5.2.5•在+25oC溫度環境下進行的短路試驗

適用文件:UL-1642第10節,MIL-B-49461(ER)第4.8.10節。

試驗描述:將鎳片點焊到電池兩端。電池短路24小時,其有效電阻約為0.005Ω。在短路試驗的24小時內,對電池進行觀察記錄。

觀察結果(見圖5.2-2,D號電池):電池短路30秒鐘后,其電壓降到接近于零。最大短路電流為6A。在電池底部和封蓋上有輕微的膨脹。電池直徑沒有變化;沒有著火或爆炸。



5.2.6•在+72oC溫度環境下進行的短路試驗

適用文件:UL-1642第10節。

試驗描述:將鎳片點焊到電池兩端。電池在72oC溫度環境下存放16小時。讓電池短路,其有效電阻約為0.005Ω,在72oC+2oC溫度環境下再存放24小時。在短路試驗的24小時內,對電池進行觀察記錄。



觀察結果(D型電池):電池短路30秒鐘后,其電壓降到接近于零。最大短路電流為6A。在電池底部有膨脹現象。沒有著火或爆炸。在有氣孔的電池上,透氣孔張開。

5.2.7•加熱試驗(+150oC)

適用文件:UL-1642第11節。

試驗描述:在試驗前和試驗后對電池的尺寸和重量進行記錄。電池放在溫度為150oC+5oC的爐內3個小時。在這期間每10分鐘對電池開路電壓進行記錄一次。觀察結果:電池頂部和底部有膨脹現象發生。電池直徑沒有變化;沒有電解質滲漏。圖5.2-3顯示了電池在爐內時開路電壓的變化情況。在有透氣孔的電池上,透氣孔張開。

5.2.8•滲漏試驗

適用文件:MIL-B-49461(ER)第4.8.13節。

試驗描述:電池放在55oC溫度環境下7天,然后放在室溫環境下一段時間,使其穩定。接下來稱其重量,再把電池放在55oC溫度環境下21天,再放在室溫下使其穩定,然后再進行稱重。記錄兩次的重量差別。

觀察結果:重量損失不超過電池內亞硫酰氯總重量的0.005%;看不到有任何腐蝕痕跡。

5.2.9•強行放電試驗

適用文件:MIL-B-49461(ER)第4.8.13.1節,UL-1642第17節。

試驗描述:電池以額定電流放電至端電壓為0V。然后電池以如下高電流強行放電12小時。

時間(分鐘)


圖5.2-3高溫(+150oC)下的開路電壓曲線圖


型號


mA


型號


mA


BEL


10


AA


60


1∕10D


33


C


120


1/6D


33


D


200


1/2AA


33


DD


400


觀察結果(D號電池):在使用壓力電流時,電壓立刻會向相反方向轉變,3個小時后達到負峰值,為-8.0V,接著電壓穩定在-6.0V,而且在該項試驗結束前一直如此(見圖5.2-4)。試驗結束時電池溫度大約為70oC。沒有電解質滲漏;電池尺寸和重量沒有變化。

5.2.10•對放電電池的充電試驗

適用文件:UL-1642第18節。

試驗描述:在試驗前后對電池的尺寸和重量進行測量。電池以額定放電電流完全放電至端電壓為0V。然后電池以如下高電流充電12小時。


時間(小時)


圖5.2-4強行放電電壓曲線圖


型號


MA


型號


mA


BEL


10


AA


60


1∕10D


33


C


120


1/6D


33


D


200


1/2AA


33


DD


400


在試驗過程中對電池電壓進行記錄。在充電結束時對電池溫度進行測量。

觀察結果(D型電池):在充電的一開始,電池電壓升到5.0V,然后逐漸下降,最后穩定在3.7V。該電壓一直持續到試驗結束。電池溫度在充電12小時后達到最高值53oC。試驗結束時,沒有發現電池在重量和尺寸上有任何的變化;亦沒有電解質滲漏。

5.2.11•滿容量電池的充電試驗

適用文件:UL-1642第18節。

試驗描述:在試驗前后對電池的尺寸和重量進行測量。然后電池以如下高電流充電12小時。


型號


MA


型號


mA


BEL


10


AA


60


1∕10D


33


C


120


1/6D


33


D


200


1/2AA


33


DD


400


在試驗過程中對電池電壓進行記錄。在試驗前后對電池溫度進行測量。

觀察結果(D型電池):在充電的一開始,電池電壓升到4.0V,而且在整個試驗過程中,電壓一直保持在這個水平。在充電結束時,電池溫度達到最高值+62oC。在試驗結束時,沒有發現電池有尺寸和重量上的變化;沒有電解質滲漏。



5.2.12•火焰焚燒電池試驗(只對有透氣孔的電池)


適用文件:MIL-B-49461(ER)第4.8.20節。

試驗描述:電池在540-580oC高溫的明火上焚燒。

觀察結果:1分鐘后,電池透氣孔開始排氣。沒有發生爆炸。

5.2.13•燃火接觸試驗(只對有透氣孔的電池)

適用文件:UL-1642第19節。

試驗描述:將每塊要做試驗的電池固定到鋼絲網上,然后放到實驗室用的Meeker燃氣爐上。將電池加熱破壞(通過燃燒鋰即可證明這種情況)。

觀察結果:沒有火花、火焰亦沒有固體物噴出。沒有爆炸現象發生。



5.2.13•安全性能試驗(只對有透氣孔的電池)


適用文件:MIL-B-49461第4.8.10節。

試驗描述:電池在85-90oC溫度環境下放16小時,記錄下透氣孔的變化情況。然后將電池放在150oC的高溫環境下16小時,亦記錄下透氣孔的變化情況。

觀察結果:在開始的16小時,電池沒有排氣,但在第二個16小時后,所有電池都有排氣現象出現。沒有出現爆炸現象。


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