Tadiran 電池 安全性能試驗(yàn)全解

?警告 ： 下面所做的試驗(yàn)都是在極端條件下進(jìn)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(shí)際中應(yīng)用。如果在應(yīng)用或試驗(yàn)中有的要求超過電池資料表中所給出的標(biāo)準(zhǔn)，必須事先征得 Tadiran 的批準(zhǔn)方可進(jìn)行。

5.2.1? 總則
????電池的安全方面在生產(chǎn)中必須盡早考慮，讓用戶感到在使用時(shí)有安全感?；蚴敲鞔_警告電池禁止存放在某些環(huán)境下，因?yàn)槟强赡茉斐赡承┪：Α?br>Tadiran 電池的設(shè)計(jì)安全，無爆炸隱患。之所以能夠如此，是因?yàn)榭紤]到了充分利用如下幾個(gè)方面的因素：
?????????? 高熱量擴(kuò)散介質(zhì)
?????????? 有限的反應(yīng)區(qū)域
?????????? 有限的短路電流（結(jié)果帶來有限的溫度上升）
?????????? 根據(jù)作業(yè)的需要裝有透氣裝置
????UL 安全標(biāo)準(zhǔn)中的 UL-1642- 鋰電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了有關(guān)鋰電池的規(guī)范要求。這類鋰電池在實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)人員或用戶就可以直接替換。 UL-1642 鋰電池標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電池必須安全規(guī)范使用的試驗(yàn)條件。在下面的安全報(bào)告里即包括了一些試驗(yàn)。這些試驗(yàn)條件在性質(zhì)上比 UL 安全標(biāo)準(zhǔn)要求的還要嚴(yán)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(yàn)
??Tadiran圓柱型和薄片型鋰電池已經(jīng)經(jīng)過了如下的安全試驗(yàn)(包括有透氣孔和不帶透氣孔電池):
?????????? 穿刺試驗(yàn)（ 5.2.3 ）
?????????? 擠壓試驗(yàn)（ 4.2.4 ）
?????????? 在 25 0 C 溫度環(huán)境下的短路試驗(yàn)（ 5.2.5 ）
?????????? 在 72 0 C 溫度環(huán)境下的短路試驗(yàn)（ 5.2.6 ）
?????????? 加熱試驗(yàn)， 150 0 C （ 5.2.7 ）
?????????? 滲漏試驗(yàn)（ 5.2.8 ）
?????????? 強(qiáng)行放電試驗(yàn)（ 5.2.9 ）
?????????? 放電電池的充電試驗(yàn)（ 5.2.10 ）
?????????? 滿容量電池的充電試驗(yàn)（ 5.2.11 ）
????只適用于有透氣孔的電池：
?????????? 火焰焚燒試驗(yàn)（ 5.2.12 ）
?????????? 燃火接觸試驗(yàn)（ 5.2.13 ）
?????????? 安全性能試驗(yàn)（ 5.2.14 ）

時(shí)間（小時(shí)）

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(yàn)
????（包括對(duì)滿容量電池和放電電池）
????試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度： 25 o C ；相對(duì)濕度： 70% 。
????試驗(yàn)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(duì)電池再觀察 24 小時(shí)。
觀察結(jié)果：在穿刺處有輕微的電解質(zhì)滲漏 — 沒有電解質(zhì)噴出或“嘶嘶”冒出的現(xiàn)象發(fā)生，證明電池內(nèi)部缺少壓力。電池沒有膨脹。電池被短路并對(duì)溫度上升情況進(jìn)行了記錄。

5.2.4? 擠壓試驗(yàn)
????（包括對(duì)滿容量電池和放電電池）
????適用文件： UL-1642 第 12 節(jié)。
????試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度： 25 o C ；相對(duì)濕度： 70% 。
????試驗(yàn)描述：對(duì)每一塊電池按垂直于其豎軸的方向進(jìn)行擠壓（受壓面積為 32x32 毫米）。對(duì)其中的兩個(gè)階段進(jìn)行觀察。第一階段為擠壓深度達(dá)正常電池直徑的 30% 時(shí)；第二階段為電池被完全擠扁時(shí)。
????觀察結(jié)果：在第一階段：電池短路，沒有爆炸或電解質(zhì)流出現(xiàn)象；在第二階段，電池短路，電解質(zhì)漏出，但沒有爆炸。

5.2.5? 在 +25oC 溫度環(huán)境下進(jìn)行的短路試驗(yàn)
????適用文件： UL-1642 第 10 節(jié)， MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.10 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：將鎳片點(diǎn)焊到電池兩端。電池短路 24 小時(shí)，其有效電阻約為 0.005 Ω 。在短路試驗(yàn)的 24 小時(shí)內(nèi)，對(duì)電池進(jìn)行觀察記錄。
觀察結(jié)果（見圖 5.2-2 ， D 號(hào)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?jīng)]有變化；沒有著火或爆炸。

5.2.6? 在 +72oC 溫度環(huán)境下進(jìn)行的短路試驗(yàn)
????適用文件： UL-1642 第 10 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：將鎳片點(diǎn)焊到電池兩端。電池在 72 o C 溫度環(huán)境下存放 16 小時(shí)。讓電池短路，其有效電阻約為 0.005 Ω，在 72 o C+2 o C 溫度環(huán)境下再存放 24 小時(shí)。在短路試驗(yàn)的 24 小時(shí)內(nèi)，對(duì)電池進(jìn)行觀察記錄。

????觀察結(jié)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(xiàn)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(yàn)（ +150oC ）
????適用文件： UL-1642 第 11 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后對(duì)電池的尺寸和重量進(jìn)行記錄。電池放在溫度為 150 o C+5 o C 的爐內(nèi) 3 個(gè)小時(shí)。在這期間每 10 分鐘對(duì)電池開路電壓進(jìn)行記錄一次。觀察結(jié)果：電池頂部和底部有膨脹現(xiàn)象發(fā)生。電池直徑?jīng)]有變化；沒有電解質(zhì)滲漏。圖 5.2-3 顯示了電池在爐內(nèi)時(shí)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(yàn)
????適用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.13 節(jié)。
試驗(yàn)描述：電池放在 55 o C 溫度環(huán)境下 7 天，然后放在室溫環(huán)境下一段時(shí)間，使其穩(wěn)定。接下來稱其重量，再把電池放在 55 o C 溫度環(huán)境下 21 天，再放在室溫下使其穩(wěn)定，然后再進(jìn)行稱重。記錄兩次的重量差別。
????觀察結(jié)果：重量損失不超過電池內(nèi)亞硫酰氯總重量的 0.005% ；看不到有任何腐蝕痕跡。

5.2.9? 強(qiáng)行放電試驗(yàn)
????適用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.13.1 節(jié)， UL-1642 第 17 節(jié)。
試驗(yàn)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(qiáng)行放電 12 小時(shí)。
時(shí)間（分鐘）

圖 5.2-3 高溫（ +150 o C ）下的開路電壓曲線圖

????觀察結(jié)果（ D 號(hào)電池）：在使用壓力電流時(shí)，電壓立刻會(huì)向相反方向轉(zhuǎn)變， 3 個(gè)小時(shí)后達(dá)到負(fù)峰值，為 -8.0V ，接著電壓穩(wěn)定在 -6.0V ，而且在該項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)束前一直如此（見圖 5.2-4 ）。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)電池溫度大約為 70 o C 。沒有電解質(zhì)滲漏；電池尺寸和重量沒有變化。

5.2.10? 對(duì)放電電池的充電試驗(yàn)
????適用文件： UL-1642 第 18 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：在試驗(yàn)前后對(duì)電池的尺寸和重量進(jìn)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(shí)。

時(shí)間（小時(shí)）

圖 5.2-4 強(qiáng)行放電電壓曲線圖

????在試驗(yàn)過程中對(duì)電池電壓進(jìn)行記錄。在充電結(jié)束時(shí)對(duì)電池溫度進(jìn)行測量。
????觀察結(jié)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(wěn)定在 3.7V 。該電壓一直持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束。電池溫度在充電 12 小時(shí)后達(dá)到最高值 53 o C 。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)電池在重量和尺寸上有任何的變化；亦沒有電解質(zhì)滲漏。

5.2.11? 滿容量電池的充電試驗(yàn)
????適用文件： UL-1642 第 18 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：在試驗(yàn)前后對(duì)電池的尺寸和重量進(jìn)行測量。然后電池以如下高電流充電 12 小時(shí)。

????在試驗(yàn)過程中對(duì)電池電壓進(jìn)行記錄。在試驗(yàn)前后對(duì)電池溫度進(jìn)行測量。
????觀察結(jié)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(gè)試驗(yàn)過程中，電壓一直保持在這個(gè)水平。在充電結(jié)束時(shí)，電池溫度達(dá)到最高值 +62 o C 。在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)電池有尺寸和重量上的變化；沒有電解質(zhì)滲漏。

5.2.12? 火焰焚燒電池試驗(yàn)（只對(duì)有透氣孔的電池）
????適用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.20 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：電池在 540-580 o C 高溫的明火上焚燒。
????觀察結(jié)果： 1 分鐘后，電池透氣孔開始排氣。沒有發(fā)生爆炸。

5.2.13? 燃火接觸試驗(yàn)（只對(duì)有透氣孔的電池)
????適用文件： UL-1642 第 19 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：將每塊要做試驗(yàn)的電池固定到鋼絲網(wǎng)上，然后放到實(shí)驗(yàn)室用的 Meeker 燃?xì)鉅t上。將電池加熱破壞（通過燃燒鋰即可證明這種情況）。
????觀察結(jié)果：沒有火花、火焰亦沒有固體物噴出。沒有爆炸現(xiàn)象發(fā)生。

5.2.13? 安全性能試驗(yàn)（只對(duì)有透氣孔的電池）
????適用文件： MIL-B-49461 第 4.8.10 節(jié)。
????試驗(yàn)描述：電池在 85-90 o C 溫度環(huán)境下放 16 小時(shí)，記錄下透氣孔的變化情況。然后將電池放在 150 o C 的高溫環(huán)境下 16 小時(shí)，亦記錄下透氣孔的變化情況。
觀察結(jié)果：在開始的 16 小時(shí)，電池沒有排氣，但在第二個(gè) 16 小時(shí)后，所有電池都有排氣現(xiàn)象出現(xiàn)。沒有出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。