Tadiran 电池 安全性能试验全解

Tadiran 电池 安全性能试验全解

 警告 ： 下面所做的试验都是在极端条件下进行的。只是用来说明某种情况，绝不可理解为这些方法可在实际中应用。如果在应用或试验中有的要求超过电池资料表中所给出的标准，必须事先征得 Tadiran 的批准方可进行。

5.2.1• 总则
    电池的安全方面在生产中必须尽早考虑，让用户感到在使用时有安全感。或是明确警告电池禁止存放在某些环境下，因为那可能造成某些危害。
Tadiran 电池的设计安全，无爆炸隐患。之所以能够如此，是因为考虑到了充分利用如下几个方面的因素：
        •  高热量扩散介质
        •  有限的反应区域
        •  有限的短路电流（结果带来有限的温度上升）
        •  根据作业的需要装有透气装置
    UL 安全标准中的 UL-1642- 锂电池标准规定了有关锂电池的规范要求。这类锂电池在实际应用中，技术人员或用户就可以直接替换。 UL-1642 锂电池标准还规定了电池必须安全规范使用的试验条件。在下面的安全报告里即包括了一些试验。这些试验条件在性质上比 UL 安全标准要求的还要严格。

图 5.2-1 通过 X- 射线拍摄的穿刺电池照片 短路电流（ A ）

5.2.2• 安全试验
  Tadiran圆柱型和薄片型锂电池已经经过了如下的安全试验(包括有透气孔和不带透气孔电池):
        •  穿刺试验（ 5.2.3 ）
        •  挤压试验（ 4.2.4 ）
        •  在 25 0 C 温度环境下的短路试验（ 5.2.5 ）
        •  在 72 0 C 温度环境下的短路试验（ 5.2.6 ）
        •  加热试验， 150 0 C （ 5.2.7 ）
        •  渗漏试验（ 5.2.8 ）
        •  强行放电试验（ 5.2.9 ）
        •  放电电池的充电试验（ 5.2.10 ）
        •  满容量电池的充电试验（ 5.2.11 ）
    只适用于有透气孔的电池：
        •  火焰焚烧试验（ 5.2.12 ）
        •  燃火接触试验（ 5.2.13 ）
        •  安全性能试验（ 5.2.14 ）

时间（小时）

图 5.2-2 绝热电池短路的温度电流形势图

5.2.3• 穿刺试验
    （包括对满容量电池和放电电池）
    试验条件：环境温度： 25 o C ；相对湿度： 70% 。
    试验描述：用压力使直径为 4 毫米的钉子穿过电池，钉子与电池竖轴成垂直角（见图 5.2-1 ）。在这种情况下对电池再观察 24 小时。
观察结果：在穿刺处有轻微的电解质渗漏 — 没有电解质喷出或“嘶嘶”冒出的现象发生，证明电池内部缺少压力。电池没有膨胀。电池被短路并对温度上升情况进行了记录。

5.2.4• 挤压试验
    （包括对满容量电池和放电电池）
    适用文件： UL-1642 第 12 节。
    试验条件：环境温度： 25 o C ；相对湿度： 70% 。
    试验描述：对每一块电池按垂直于其竖轴的方向进行挤压（受压面积为 32x32 毫米）。对其中的两个阶段进行观察。第一阶段为挤压深度达正常电池直径的 30% 时；第二阶段为电池被完全挤扁时。
    观察结果：在第一阶段：电池短路，没有爆炸或电解质流出现象；在第二阶段，电池短路，电解质漏出，但没有爆炸。

5.2.5• 在 +25oC 温度环境下进行的短路试验
    适用文件： UL-1642 第 10 节， MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.10 节。
    试验描述：将镍片点焊到电池两端。电池短路 24 小时，其有效电阻约为 0.005 Ω 。在短路试验的 24 小时内，对电池进行观察记录。
观察结果（见图 5.2-2 ， D 号电池）：电池短路 30 秒钟后，其电压降到接近于零。最大短路电流为 6A 。在电池底部和封盖上有轻微的膨胀。电池直径没有变化；没有着火或爆炸。

5.2.6• 在 +72oC 温度环境下进行的短路试验
    适用文件： UL-1642 第 10 节。
    试验描述：将镍片点焊到电池两端。电池在 72 o C 温度环境下存放 16 小时。让电池短路，其有效电阻约为 0.005 Ω，在 72 o C+2 o C 温度环境下再存放 24 小时。在短路试验的 24 小时内，对电池进行观察记录。

    观察结果（ D 型电池）：电池短路 30 秒钟后，其电压降到接近于零。最大短路电流为 6A 。在电池底部有膨胀现象。没有着火或爆炸。在有气孔的电池上，透气孔张开。

5.2.7 • 加热试验（ +150oC ）
    适用文件： UL-1642 第 11 节。
    试验描述：在试验前和试验后对电池的尺寸和重量进行记录。电池放在温度为 150 o C+5 o C 的炉内 3 个小时。在这期间每 10 分钟对电池开路电压进行记录一次。观察结果：电池顶部和底部有膨胀现象发生。电池直径没有变化；没有电解质渗漏。图 5.2-3 显示了电池在炉内时开路电压的变化情况。在有透气孔的电池上，透气孔张开。

5.2.8• 渗漏试验
    适用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.13 节。
试验描述：电池放在 55 o C 温度环境下 7 天，然后放在室温环境下一段时间，使其稳定。接下来称其重量，再把电池放在 55 o C 温度环境下 21 天，再放在室温下使其稳定，然后再进行称重。记录两次的重量差别。
    观察结果：重量损失不超过电池内亚硫酰氯总重量的 0.005% ；看不到有任何腐蚀痕迹。

5.2.9• 强行放电试验
    适用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.13.1 节， UL-1642 第 17 节。
试验描述：电池以额定电流放电至端电压为 0V 。然后电池以如下高电流强行放电 12 小时。
时间（分钟）

图 5.2-3 高温（ +150 o C ）下的开路电压曲线图

    观察结果（ D 号电池）：在使用压力电流时，电压立刻会向相反方向转变， 3 个小时后达到负峰值，为 -8.0V ，接着电压稳定在 -6.0V ，而且在该项试验结束前一直如此（见图 5.2-4 ）。试验结束时电池温度大约为 70 o C 。没有电解质渗漏；电池尺寸和重量没有变化。

5.2.10• 对放电电池的充电试验
    适用文件： UL-1642 第 18 节。
    试验描述：在试验前后对电池的尺寸和重量进行测量。电池以额定放电电流完全放电至端电压为 0V 。然后电池以如下高电流充电 12 小时。

时间（小时）

图 5.2-4 强行放电电压曲线图

    在试验过程中对电池电压进行记录。在充电结束时对电池温度进行测量。
    观察结果（ D 型电池）：在充电的一开始，电池电压升到 5.0V ，然后逐渐下降，最后稳定在 3.7V 。该电压一直持续到试验结束。电池温度在充电 12 小时后达到最高值 53 o C 。试验结束时，没有发现电池在重量和尺寸上有任何的变化；亦没有电解质渗漏。

5.2.11• 满容量电池的充电试验
    适用文件： UL-1642 第 18 节。
    试验描述：在试验前后对电池的尺寸和重量进行测量。然后电池以如下高电流充电 12 小时。

    在试验过程中对电池电压进行记录。在试验前后对电池温度进行测量。
    观察结果（ D 型电池）：在充电的一开始，电池电压升到 4.0V ，而且在整个试验过程中，电压一直保持在这个水平。在充电结束时，电池温度达到最高值 +62 o C 。在试验结束时，没有发现电池有尺寸和重量上的变化；没有电解质渗漏。

5.2.12• 火焰焚烧电池试验（只对有透气孔的电池）
    适用文件： MIL-B-49461 （ ER ）第 4.8.20 节。
    试验描述：电池在 540-580 o C 高温的明火上焚烧。
    观察结果： 1 分钟后，电池透气孔开始排气。没有发生爆炸。

5.2.13• 燃火接触试验（只对有透气孔的电池)
    适用文件： UL-1642 第 19 节。
    试验描述：将每块要做试验的电池固定到钢丝网上，然后放到实验室用的 Meeker 燃气炉上。将电池加热破坏（通过燃烧锂即可证明这种情况）。
    观察结果：没有火花、火焰亦没有固体物喷出。没有爆炸现象发生。

5.2.13• 安全性能试验（只对有透气孔的电池）
    适用文件： MIL-B-49461 第 4.8.10 节。
    试验描述：电池在 85-90 o C 温度环境下放 16 小时，记录下透气孔的变化情况。然后将电池放在 150 o C 的高温环境下 16 小时，亦记录下透气孔的变化情况。
观察结果：在开始的 16 小时，电池没有排气，但在第二个 16 小时后，所有电池都有排气现象出现。没有出现爆炸现象。