锂电池安全性测试方案.pdfVIP

锂电池的组成及定义  PTC是Positive temperature coefficient的 缩写。正温度系数电阻 ，温度越高，阻值 越大，可以防止电池高温放电和不安全的 大电流的发生，即过流保护作用。  NTC是Negative temperature coefficient 的缩写。负温度系数电阻 ，在环境温度升 高时，其阻值降低，使用电设备或充电设 备及时反应、控制内部中断而停止充放电。 电池主要由 电芯，控制保护电路，外壳引线等组成。主流的电 芯都是日韩企业提供，包括 三洋、松下、索尼、比克等。 1 锂离子电池的工作原理  充电时，锂离子从正极层状物的晶格脱 出，通过电解液迁移到层状物负极表面 后嵌入到石墨材料晶格中，同时剩余电 子从外电路到达负极。  放电则相反，锂离子从石墨晶格中脱出， 回到正极氧化物的晶格中。  由于LixCx非常活跃，可以和水发生反应。 故电解质选用可溶于有机溶剂的锂盐。 但这个使得锂电池相比镍铬、镍氢电池 的内阻要大很多。 2 锂电池的负极枝晶效应  在充电的过程中，Li+从正极LiCoO2中脱出，进入电解液，在充电器附加的外电 场作用下向负极移动，依次进入石墨或焦炭C组成的负极，在那儿形成LiC化合物。  如果充电速度过快 ，会使得Li+来不及进入负极栅格，在负极附近的电解液中就会聚集 Li+ ，这些靠近碳C负极的Li+很可能从负极俘获一个电子成为金属Li。持续的金属锂生 成会在负极附近堆积、长大成树枝状的晶体，俗称枝晶。  随着负极的充满程度越高，LiC晶格留下的空格越少，从正极移动过来的Li+找到空格 的机会就困难，时间就越长。如果充电速度不变的话，一样可能在负极表面形成局部 的Li+堆积。因此，在充电的后半段必须逐步缩小充电电流。  枝晶的长大会刺破正负级之间的隔膜，形成短路。可以想象：  充电的速度越快越危险；  充电终止的电压越高也就越危险  充电的时间越长也越危险。  因此，充电控制和管理对锂电池尤为重要。 3 锂电池的电压区域划分 由前所述，锂离子电池的电压过高或者过低都会影响锂电池的正常使用，甚至发 生燃烧、爆炸等造成严重的后果。 根据锂电池的特性，一般将锂离子电池电压的划分为以下几个区域，不同的电芯 制造商虽有区别，但区别不大。 ===================== 高压危险区 保护线路过充保护电压(4.275~4.35V) 高压警戒区 锂离子电池充电限制电压4.20V 正常使用区 锂离子电池放电终止电压(2.75~3.00V) 低压警戒区 保护线路过放保护电压(2.3~2.5V) 低压危险区 ===================== 4 锂电池的控制保护电路 正常充电时，P+,P-端接充电器。MOS开关 T2打开，T1关闭。充电电流回路为：