[发明专利]用于锂离子电池安全等级评价的测试方法

说明书

技术领域

本发明属于二次电池领域，具体涉及一种二次电池安全性的测试方法。

背景技术

锂离子动力电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性问题一直备受关注，然后随着新能源汽车产销量的快速增长，安全事故也有明显增多。据不完全统计，从2011年截至到2015年底，国内外累积发生电动汽车安全事故39例。由此可以推断通过了安全法规标准测试后的锂离子电池产品依然存在发生安全问题的风险。并且锂离子动力电池相比于手机、笔记本电脑用锂电池的能量密度更高，因此安全风险也更高。

锂离子电池的危险性主要来源于以下几个方面：

(1)锂离子电池本身存在的风险：

a.温度升高造成有机溶剂和电极表面的反应，当SEI被破坏后，反应更加剧烈；

b.电池内阻导致不可逆发热，而正极还原反应及负极产热造成可逆发热。在对电池内短路的研究表明，接触短路电阻值与电池内阻接近，输出功率最高，短路瞬间产生的热量最多，危险性最大。

(2)锂离子电池生产制造带来的风险：

现阶段我国部分电池企业在生产规模和技术装备、生产制造水平、质量管理体系等方面同国外先进水平存在一定差距，产品质量及产品一致性和安全性还尚不能完全满足新能源客车的使用要求。

现行标准体系不能确保所有安全风险都能有效检出。现行标准基本上都是符合性检测标准，即标准规定短路、过充电、过放电、振动、冲击、挤压、碰撞(跌落)、针刺、热箱、低气压、温度循环等电气、机械和环境方面的试验项目，用以模拟电池在正常使用以及可预见的误用时的应用情况，确保产品在这些情况下的安全性。测试项目以不起火、不爆炸等作为通过与否的判定标准，然而实际测试过程中，样品可能会出现鼓胀、自加热、冒烟、漏液、冒火星、变形等情况，上述现象最终是否会引起热失控并发生起火爆炸无法判定，依然存在安全风险。此外，针对电池生产企业不同阶段的电池产品，需要制定不同的测试项目来保证其产品开发流程的安全性验证。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明建立了锂离子电池安全等级评价机制，通过三个安全等级的测试方法来评价锂离子动力电池企业不同阶段的产品进行安全性，从而补充现有对于锂离子动力电池产品安全性的判定方法，并提出电池模块安全设计的建议。

本发明的目的在于建立一种锂离子电池安全等级评价的测试方法。

实现本发明上述目的的具体技术方案为：

一种用于锂离子电池安全等级评价的测试方法，包括以下六类测试方法中的三种以上：短路、过充电、过放电、加热、挤压、针刺，其中，进行短路测试的短路电阻为0.5mΩ～5mΩ，进行过充电测试的温度为25～65℃，电流为1C～10C；进行过放电测试的温度为-40～65℃，电流为1C～10C；加热测试的温度为25℃～150℃，加热测试的时间30～60min；进行挤压测试的挤压程度为10～50％，温度为25～65℃；进行针刺测试的速度为1～150mm/s，保持时间为30min，温度为25～65℃。

进一步地，所述的测试方法将锂离子电池安全等级划分为低、中、高三级，低安全等级的为未知其安全性能的产品，中安全等级的为采用了安全技术的产品，高安全等级的为已经通过低安全等级和中安全等级测试的产品；

所述低安全等级的测试包括过充电、加热和针刺，

所述中安全等级的测试包括短路、过充电、过放电和加热，

所述高安全等级的测试包括短路、过充电、过放电、挤压和针刺。

本发明将安全等级设为三级，处于研发阶段的产品只测试针刺等三种，减少了检测工作量，测试内容也更加合理。

其中，所述低安全等级的测试中，过充电测试的温度为25℃，加热测试的温度为130℃、时间60min，针刺测试的温度为25℃，针刺速度为1mm/s、5mm/s、10mm/s、25mm/s、40mm/s、80mm/s、150mm/s。采用市购的温控型针刺挤压试验机可以实现不同速度测试。

其中，所述中安全等级的测试中，进行短路测试的短路电阻为0.5mΩ～5mΩ。可使用短路试验机进行调节。

过充电测试和过放电测试的电流为3C、时间为30min和90min；加热测试的温度为150℃。

其中，所述高安全等级的测试中，进行短路测试的短路电阻为0.5mΩ～5mΩ。

过充电和过放电测试的电流为3C、5C和10C，

短路、过充电、过放电、挤压和针刺测试均在45℃和65℃两种温度条件下进行。