锂电池的介绍跟安全使用分析

前期的个人电子设备因为功耗较小多选用干电池供电，伴随着手机、平板电脑等手持设备的普及，能量密度比较高的锂离子电池逐步走进千家万户。近年来电动车、无人机等很多商品化，更大大尺寸及更高能量密度的锂电池得到广泛运用。在享用科技进步带来的便利和可乐的一同，你可曾意识到天天伴随你左右的许多产品，随时随地或许变身夺命杀手，给个人、家庭和社会造成巨大损失？媒体上不时爆出因充电宝、电动车自爆自燃酿成火灾事端或人身伤害，而举世震惊的三星手机爆炸起火案简直将三星公司多年堆集的品牌形象一举摧毁，至今影响没有完全消除。

图1：三星手机爆炸起火图

而许多触目惊心的电子设备爆炸起火的根柢原因，都和锂电池质量缺陷有关。锂电池的的运用触及人命关天的大事，需求电子工程师在规划阶段高度重视。

简要介绍锂电池

一般说的锂电池也称为锂离子聚合物电池，因储存和释放电荷首要靠封装在电池内部的含金属锂离子的电解液而得名，锂的化学活性极强，单位储能密度远大于一般的干电池或传统的铅锌电池。但是含锂离子的电解液遇到空气极易产生焚烧，假如焚烧过于剧烈或是产生在密闭空间就或许导致爆炸。完好的锂电池一般由三部分组成，榜首部分是电芯，第二部分是电池保护板，其他是电池外壳。三者之间紧密相连，一起决议电池的质量和运用安全。

锂电池的电芯是电池的核心部件，是决议电池质量的最根柢因素，对技术、出产流程管控及原材料质量要求极高。电子工程师根据产品规划要求，供给外形尺寸、电压容量等技术指标给电芯厂家，电芯厂商依照客户需求进行电芯规划，规范书经两边承认后开始正式出产。通过备料、开模、下料、叠片、灌装、密封、检验、老化等几十到道繁杂工艺，毕竟出产出一个个单电芯，再根据电压和容量要求组组成单芯、两串、多串等毕竟制品。

锂电池安全事例分析

电池保护功用板是根据电芯特性规划的一块独立电路板，首要起限制电芯的充放电电流和电压，过充过放过温时保护电芯不受损坏或爆炸起火等效果。一般大型的电芯厂商有才能规划保护板，而技术实力不足的电芯厂商多依托客户或保护板规划公司供给相应的保护板。

电芯和保护板需求装进电池盒内才华成为实在意义上的电池，一种办法是直接内置在产品内部，还有许多是独立封装为一个电池盒，然后作为一个全体部件直接设备固定在产品上。图2是产生烧焦冒烟轻微事端产品的电池盒拆解图。

图2：电池盒拆解图

该电池为两个电芯串联方法，即图中左右两个银色模块。两个电芯的中心是电池保护功用板，左边电芯下边是电池盒。从图上能够明显看到右边的电池电芯已严重起鼓，中心的电池保护板上有明显的烧焦痕迹，因为保护板发挥了效果，在存在质量问题的电芯产生漏液爆炸冒烟起火前及时堵截了充电电路，然后避免了或许导致的严重事端。

在另一同电子产品自燃事端中，通过分析排查，着火是由设备装备的锂电池自燃导致，自燃后的电池残片如图3所示。

图3：自燃后的电池残片

进一步清查发现，电芯厂商产质量量管控不严，电芯本身存在安全危险；电池保护板相关参数设置不合理，特别是过充过放电流设置过大，无过热保护功用，导致有危险的电芯充放电时过热起鼓，保护电路不能及时堵截电路，毕竟导致电芯决裂，电解液大面积流出，遇到空气后冒烟起火。

锂电池安全规划

国家关于锂电池以及电芯有着严峻的认证要求，如下列文件均为强制性条款：

GB31241-2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求；

GB/T18287-2013移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范；

其他UL1642“锂电池规范”也有许多关于安规方面的要求。

这些安全性检验项目均要检验以下项目：

1、过充电；

2、强制放电；

3、短路检验；

4、热乱用；

5、针刺（允许漏液）；

6、揉捏；

检验通过的最基本要求是电池组不起火、不爆炸！！

但是实际却很严酷，除部分技术实力强的大公司产品能完全满意以上悉数要求外，许多电池厂商根柢不敢确保大批量出货的电芯能够通过热乱用和针刺揉捏等几项较严苛检验要求。而质量有确保的大品牌和一般的品牌之间同等容量和规范的电芯价格一般能差50%以上，许多公司就宁愿选择存在很大安全危险的低本钱电芯。

其他像无人机等需求电池瞬间超高倍率放电才能导致保护板规划困难，或是考虑加上保护板的本身本钱问题，有些无良企业就会不加保护板或是不加热保护功用，或是随意改动保护阈值等，导致保护板的功用损失或部分失效，一旦遇到不合格的电芯或是极端运用条件，极易晾成大祸。

产品一旦产生自燃或爆炸给公司带来巨大影响，强烈建议电子工程师在规划锂电池时遵从以下原则：

1、优先选择质量牢靠、工艺管控严峻、检验流程规范，特别是能够书面许诺，大批量供货的产品也能通过UL认证安规检验的大品牌电芯；有实力的电芯厂商会从一开始就十分重视

2、根据产品的工作条件和要求，精心核算并设置电池保护板各种参数，特别是过充、过放、过电流、短路保护等；

3、务必要增加过热保护电路并留出裕量；

4、有条件的尽或许选择带总线通讯的智能保护板，能够通过实时监控电芯的状况及早预警和处理，大大增加安全性，当然智能保护板的本钱也要远高于不带通讯功用的一般保护板。

5、重视电池盒的规划，需求考虑电芯和保护板的设备固定、必要的形变空间，足够润滑的外表，因为任何电芯在重复充放电过程中俊辉产生形变，而电池盒内的毛刺或许会刺穿电芯外表，然后导致漏液等，并且这类问题电池保护板是无法起到保护效果的。

6、选用具有一定保护功用的充电器，在内置的电池保护板失效的情况下部分起到防护效果。

结束语：

锂电池的安全运用触及千家万户的生命和产业安全，但一同因为锂电池的价格较高，导致了许多公司不愿选择性能好但价格高的电池。这个矛盾是摆在一切相关电子工程师面前的一道难题，需求得到公司高层的理解和支持才华从根柢上解决问题。