新形勢下對鋰離子電池檢測標準側重點及不足的思考

王磊

國家鋰電池產品質量監(jiān)督檢驗中心（山東） 山東棗莊 277800

在鋰離子電池使用中經常會發(fā)生安全問題，由此需要召回鋰離子電池產品。Li+具有活性，并且能量密度高，鋰離子電池在使用中很容易出現(xiàn)安全隱患。在檢測鋰離子電池性能時，需要重點篩查部分微小潛在的結構缺陷。但是隨著鋰離子電池技術快速發(fā)展，現(xiàn)行的檢測標準以及方法不再適用，需要不斷更新，避免阻礙鋰離子電池檢測工作順利開展，影響其檢測準確性。

1 電池安全性能檢測標準

當前國際電工委員會制定的鋰離子電池標準在國際上得到了廣泛應用。而國際航空運輸協(xié)會、國際民用航空組織、聯(lián)合國危險貨物運輸委員會等按照自身需求，在鋰離子電池運輸上制定相關安全標準，應用范圍不斷擴大。另外，還有一些國家以及組織也制定出了具有廣泛影響的鋰離子電池安全標準，比如日本的國家標準局以及美國的電氣電子工程師學會。其所制定的標準中有差不多的檢測項目，但測試條件存在一定差異，目前應用廣泛、影響范圍大的國際標準有4個。《聯(lián)合國危險物品運輸試驗和標準手冊》（UN38.3）以及IEU62281《運輸中鋰原電池和電池組以及鋰蓄電池和電池組的安全》注重鋰離子電池運輸中的安全要求和測試，模擬鋰離子電池運輸中會出現(xiàn)的機械振動和外部環(huán)境狀況，主要有8項測試項目，分別為溫度試驗、高度模擬、外短路、沖擊、撞擊、強制放電以及過度充電等，并且需要保證在電池測試中不會出現(xiàn)變形、脫落、質量損失、泄放、破裂、漏液、短路、著火和爆炸等問題。除此之外，UL1642《鋰電池》適合應用在產品電源為一次及二次的鋰電池，是為了減少使用鋰電池時發(fā)生爆炸的危險情況。IEEE1625《筆記本可用充電電池標準》以及IEEE1725《移動電話可用充電電池標準》在設計、開發(fā)和生產筆記本電腦、蜂窩電話等方面蓄電池設立了相應準則，比較重視設計與制造過程，而沒有考慮到產品后期使用中的問題。

2 現(xiàn)有檢測標準側重點

2.1 運輸中的機械振動與外部環(huán)境

上文提到的IEC62281以及UN38.3等標準，包括溫度試驗、高度模擬、外短路、撞擊、沖擊與振動等內容，模擬鋰離子電池運輸中容易出現(xiàn)的危險，避免實際使用鋰離子電池時產生過多安全問題[1]。

2.2 設計和制造過程

比如IEEE1725和IEEE1625等標準涉及設計與制造過程的標準。IEEE1725將鋰離子電池系統(tǒng)劃分為電池組、電芯、主機、電池充電器等四個板塊，明確原材料、設計電芯、制造工藝、評估成品等方面的要求，保障通信產品評估的可靠性和安全性。這些標準主要與電池設計、制造過程有關，沒有過多的涉及電池使用后期會出現(xiàn)的問題。并且IEEE鋰離子的電池標準因為是應用在不同設備中，因此對設計和制造會有較強針對性，這將限制其應用范圍。

2.3 鋰離子電池電性能與安全性

主要標準有UL1642以及GB8897.4，需進行非正常充電、短路、撞擊、振動、沖擊、高度模擬、熱沖擊、溫度循環(huán)等試驗，在試驗中應保障鋰離子電池不會出現(xiàn)爆炸、排氣、漏液、起火和破裂等情況。對這兩類標準進行比較，可知該類標準更注重鋰離子電池安全性和溫度因素造成的電池安全風險，但是很難量化判定依據，只以應用電池是否爆炸、冒煙、起火、變形、破裂等情況來區(qū)分，很難將存在危險的電池檢測出來。

3 現(xiàn)有標準存在的不足

過充屬于不安全行為，會成為危險鋰離子電池安全的主要因素。在有過充問題出現(xiàn)時，會出現(xiàn)不可逆的化學反應，電能變成熱能，將增加電池溫度，接著產生其他化學反應。特別是散熱性能不好時，與單純熱沖擊相比，會產生更嚴重的問題，電池會起火，甚至是爆炸。分析現(xiàn)行的標準能夠發(fā)現(xiàn)，這些標準在檢測和評判鋰離子電池安全性上還存在不足，特別是判斷起火、泄露、冒煙、變形以及爆炸的依據較為寬泛。針對這一情況，需要一種能夠根據鋰離子電池溫度變化以及熱效應就能對安全風險進行定量分析和判定的檢測方法。最近幾年，國內以及國外有許多研究人員對更加高效以及科學的檢測方法進行研究，在研究電池溫度以及熱效應中獲得一定成果。對電池的表面溫度加以檢測，運用量熱法對電池充電中釋放的熱量和熱傳導系數(shù)進行計算，由此建立熱效應理論模型，接著模擬計算電池內溫度，并闡述電池熱行為[2]。當前已經構建多種熱效應模型，但可使用的測溫手段為傳統(tǒng)熱電偶測溫法，該方法操作復雜，布點有限，無法全面掌握樣品的溫度分布，熱電偶具備延時性，無法準確反映鋰離子電池呈現(xiàn)的溫度變化，很難構建溫度實時變化曲線。

4 結語

當前鋰離子電池應用中安全性能是一項重要指標，將會和成本因素一起成為應用鋰離子電池的制約因素。因為鋰離子電池具有一定特性，最初使用階段難以將電化學行為異常情況展示出來，這會阻礙鋰離子電池安全性判斷工作的開展。根據我國當前檢測鋰離子電池性能的安全標準可知，評判依據和方法較為缺乏，難以快速檢測鋰離子電池的性能以及安全性[3]。這就需要電池制造商、行業(yè)協(xié)會以及主管部門進一步研究檢測鋰離子電池安全性的手段，構建相應的檢測方法，提升有關要求，細化標準，確定判斷依據，彌補現(xiàn)行標準的不足，提升鋰離子電池檢測水平。