锂离子电池性能验证介绍.ppt

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1、锂离子电池性能验证锂离子电池性能验证目目 录录第一章、锂离子电池性能指标第一章、锂离子电池性能指标第一章、锂离子电池性能指标第一章、锂离子电池性能指标第二章、第二章、第二章、第二章、锂离子电池测试标准锂离子电池测试标准第三章、第三章、第三章、第三章、Li-ionLi-ionLi-ionLi-ion电池电池电池电池的安全认证的安全认证的安全认证的安全认证第四章、失效模式第四章、失效模式第四章、失效模式第四章、失效模式第一章、第一章、锂离子电池性能指标锂离子电池性能指标电性能电性能容量容量/放电平台放电平台/电压电压/内阻内阻/倍率放电倍率放电性能性能可靠性性能可靠性性能高温性能高温性能/低温性能

2、低温性能/循环寿命循环寿命/荷电保荷电保持及恢复能力持及恢复能力/高温高湿高温高湿/高温贮存性高温贮存性能能/跌落跌落/振动撞击振动撞击/温度冲击温度冲击/低气压低气压性能性能安全性能安全性能过充过充/短路短路/热箱热箱/过放电过放电/针刺针刺/挤压挤压/重物冲击重物冲击/焚烧焚烧1.11.1、电性能、电性能v容量 电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，单位为(安培小时)，简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。标称容量、实际容量、比容量(mAh/g,mAh/L)。v放电平台 锂离子电池完全充电后，放电至3.6V时的容量记为C1，放电至3.0V时的容量记为C0，C1/C0称为该电池之放

3、电平台。行业标准放电平台为70%以上，平台放电时间42min。v放电倍率 电池容量除以1小时的电流称为1C，大倍率放电时容量一般会比小倍率放电低。v注：容量、平台、倍率性能可采用电池测试柜进行检测。放电曲线图 放电平台对数码产品使用效果影响很大，当数码产品要求最低工作电压为3.6V时，低于平台电压的部分容量就不能发挥作用。倍率放电比较曲线 放电倍率越大，放电平台电压越低，放电能量会越小。v电压电压万用表万用表 开路电压:电池在开路状态下的端电压；工作电压:电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。v内阻内阻电池内阻仪电池内阻仪 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻；电池的内阻不是常数，在放

4、电过程中会不断变化，随电压降低而增大，但不是线性关系，主要原因是电池内部的活性材料的组成结构、电解液浓度和温度都在不断地改变。电芯内阻由下列三部分组成:1、内部材料的欧姆电阻；2、离子扩散电阻；3、界面电阻1.21.2、可靠性性能、可靠性性能测试项目国标要求循环寿命300次(80%标称容量)高温放电85%标称容量(55,4h)低温放电70%标称容量(-20,24h)荷电保持及恢复4.1V，90%标称容量(28 days)高温高湿80%标称容量(40,90%RH,48h)其它环境可靠性3.6V,无损伤、漏液、冒烟、爆炸现象循环寿命循环寿命检测柜检测柜 1C 1C充放电循环次数充放电循环次数300

5、300500500次次(80%(80%容量保持容量保持)高低温放电性能高低温放电性能检测柜检测柜+高低温箱高低温箱 55 55环境下环境下1C1C放电，容量放电，容量85%2585%25；-20 -20环境下环境下0.2C0.2C放电，容量放电，容量70%2570%25。注：电池的高低温性能跟电芯的材料，配方及结构有很大的关系，可通注：电池的高低温性能跟电芯的材料，配方及结构有很大的关系，可通过对电芯内部的传导率的调整来满足一些特殊环境温度使用的要求。过对电芯内部的传导率的调整来满足一些特殊环境温度使用的要求。1.31.3、安全性能、安全性能注：除焚烧外，其它测试均要求电池不起火，不爆炸。测试

6、项目测试项目测试条件测试条件过充过充1C/4.8V1C/4.8V充电，充电，8h8h。(3C/5V,3C/10V)(3C/5V,3C/10V)短路短路小于小于50m50m的铜线短接正负极的铜线短接正负极热箱热箱130(1h),150(30min)130(1h),150(30min)过放过放外接外接3030电阻持续放电电阻持续放电24h24h针刺针刺3.12mm3.12mm钢针钢针1s1s内穿透电池内穿透电池挤压挤压32mm32mm压头，压力压头，压力17.2MPa17.2MPa重物冲击重物冲击15.8mm15.8mm钢棒放于电池上，钢棒放于电池上，9.1kg9.1kg重锤自重锤自600mm60

7、0mm高度自高度自由下落至电池纵轴面由下落至电池纵轴面焚烧焚烧筛网围成直径筛网围成直径0.61m0.61m圈，明火烤圈，明火烤第二章、锂离子电池测试标准第二章、锂离子电池测试标准 标准号标准号标准名称标准名称GB/T18287-2000GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范蜂窝电话用锂离子电池总规范YD1268-2003YD1268-2003移动通讯手持机锂电池及充电器的安全要求和试验方法移动通讯手持机锂电池及充电器的安全要求和试验方法UL1642UL1642Standard for Lithium BatteriesStandard for Lithium Batteries

8、IEC61960IEC61960Secondary Lithium Cells and Batteries for Secondary Lithium Cells and Batteries for Portable Applications Portable Applications IEC60086IEC60086Safety Standard for Lithium BatteriesSafety Standard for Lithium BatteriesIEEE1625IEEE1625IEEE Standard for Rechargeable Batteries for IEEE

9、Standard for Rechargeable Batteries for Portable ComputingPortable ComputingST/SG/AC.10/11ST/SG/AC.10/11UN Manual of Tests and CriteriaUN Manual of Tests and Criteria第三章、第三章、Li-ionLi-ion电池电池相关安全认证相关安全认证v国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准：vGBGB（国家标准）（国家标准）vULUL（Underwriter Laboratory)Underw

10、riter Laboratory)美国安全认证机构美国安全认证机构vCECE（COMMUNATE EUROPIEACOMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧盟市场销售的盟市场销售的“通行证通行证”v企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该企业内部的认证标准，一旦通过各个

11、企业的内部标准，表明具有向该企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLAMOTOROLA、DESAY(DESAY(德赛）德赛）。ULUL安全认证的测试项目安全认证的测试项目vULUL（Underwriter Laboratory)Underwriter Laboratory)在认证过程中所要进行的项目及其测试目标值在认证过程中所要进行的项目及其测试目标值有：有：vv电性能方面包括：电性能方面包括：电性能方面包括：电性能方面包括：v短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150150v过充测试。不爆炸，不

12、着火。过充测试。不爆炸，不着火。v过放测试。不爆炸，不着火。过放测试。不爆炸，不着火。vv机械性能方面包括：机械性能方面包括：机械性能方面包括：机械性能方面包括：v挤压测试。不爆炸，不着火。挤压测试。不爆炸，不着火。v重物冲击测试。不爆炸，不着火。重物冲击测试。不爆炸，不着火。v高频振荡测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。高频振荡测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。v振动测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。振动测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。vv环境适应性能包括：环境适应性能包括：环境适应性能包括：环境适应性能包括：v热冲击测试。不爆炸，不着火。热冲击测试。不爆炸，不着火。v温度循环测试。

13、不爆炸，不着火。不漏气或漏液温度循环测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液v低压测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液低压测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液GBGB要求的安全性能测试项目要求的安全性能测试项目vGBGB（国标标准（国标标准)所规定进行的安全性能测试项目：所规定进行的安全性能测试项目：vv电性能方面包括：电性能方面包括：电性能方面包括：电性能方面包括：v短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150150v过充测试。不爆炸，不着火。过充测试。不爆炸，不着火。vv机械性能方面包括：机械性能方面包括：机械性能方面包括：机械性能方面包括：v重物冲击测试。

14、不爆炸，不着火。允许变形。重物冲击测试。不爆炸，不着火。允许变形。v振动测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压振动测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于不低于N*3.6VN*3.6Vv碰撞测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压碰撞测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于不低于N*3.6VN*3.6Vvv环境适应性能包括：环境适应性能包括：环境适应性能包括：环境适应性能包括：v热冲击测试。不爆炸，不着火。热冲击测试。不爆炸，不着火。v恒定湿热性能。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。恒定湿热性能。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。知名企业供应商测试评估标准知名企业

15、供应商测试评估标准vMOTOROLAMOTOROLA（摩（摩托罗拉）托罗拉）公司在公司在开发供应商时开发供应商时需要进行的测需要进行的测试项目有：试项目有：vDESAYDESAY(德赛）德赛）公司在供应商公司在供应商认证评估时要认证评估时要求进行的测试求进行的测试项目有项目有：第四章、失效模式第四章、失效模式v几种失效模式：几种失效模式：容量低、循环寿命差、低电压、容量低、循环寿命差、低电压、内阻过大、过充、内部短路、外部内阻过大、过充、内部短路、外部短路短路v锂电池失效分析的难点：锂电池失效分析的难点：(1)(1)内部材料体系较多，拆电池后难内部材料体系较多，拆电池后难以保持不反应，鉴别原因

16、存在难度；以保持不反应，鉴别原因存在难度；2)2)电池爆炸后只剩下燃烧的残渣，电池爆炸后只剩下燃烧的残渣，证据不易倒追。证据不易倒追。电池爆炸的实质：短路或过充电池爆炸的实质：短路或过充 失效分析的基本方法：失效分析的基本方法：全面测试性能全面测试性能拆解电池拆解电池材材料分析料分析 产生原因：产生原因：a.a.附料量偏少附料量偏少 b.b.极片两面附料量相差较大极片两面附料量相差较大 c.c.极片断裂极片断裂 d.d.电解液少电解液少 e.e.电解液电导率低电解液电导率低 f.f.正极与负极配片未配好正极与负极配片未配好 g.g.隔膜孔隙率小隔膜孔隙率小 h.h.胶粘剂老化胶粘剂老化附料脱落

17、附料脱落 i.i.卷芯超厚（未烘干或电解液未渗透）卷芯超厚（未烘干或电解液未渗透）j.j.分容时未充满电分容时未充满电 k.k.正负极材料比容量小正负极材料比容量小容量低容量低产生原因：产生原因：a.a.副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）b.b.未化成好（未化成好（SEISEI膜未形成完全）膜未形成完全）c.c.客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯）客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯）d.d.客户未按要求点焊（客户加工后的电芯）客户未按要求点焊（客户加工后的电芯）e.e.毛刺毛刺 f.f.微短路微短路g.g.负极产生枝晶负极产生枝晶低电压低电

18、压内阻高内阻高产生原因：产生原因：a.a.负极片与极耳虚焊负极片与极耳虚焊 b.b.正极片与极耳虚焊正极片与极耳虚焊 c.c.正极耳与盖帽虚焊正极耳与盖帽虚焊d.d.负极耳与钢壳虚焊负极耳与钢壳虚焊e.e.正极未加导电剂正极未加导电剂f f.电解液锂盐含量低电解液锂盐含量低 g g.电池曾经发生短路电池曾经发生短路 h h.隔膜纸孔隙率小隔膜纸孔隙率小产生原因产生原因：a.a.料尘料尘b.b.装壳时装破装壳时装破 c.c.毛刺毛刺d.d.卷绕不齐卷绕不齐 e.e.没包好没包好f.f.隔膜有洞隔膜有洞 内部短路内部短路爆炸爆炸产生原因：产生原因：a.a.分容柜有故障（造成过充）分容柜有故障（造成过充）b.b.隔膜闭合效应差隔膜闭合效应差c.c.内部短路内部短路 感谢您的时间和关注！感谢您的时间和关注！