锂离子电池性能验证介绍

锂离子电池性能验证目录第一章、锂离子电池性能指标第二章、锂离子电池测试标准第三章、Li-ion电池的安全认证第四章、失效模式第一章、锂离子电池性能指标电性能容量/放电平台/电压/内阻/倍率放电性能可靠性性能高温性能/低温性能/循环寿命/荷电保持及恢复能力/高温高湿/高温贮存性能/跌落/振动撞击/温度冲击/低气压性能安全性能过充/短路/热箱/过放电/针刺/挤压/重物冲击/焚烧1.1、电性能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)。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称为该电池之放电平台。行业标准放电平台为70%以上，平台放电时间42min。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。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。电压——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。内阻——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1.2、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(28days)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——检测柜1C充放电循环次数＞300～500次(80%容量保持)高低温放电性能——检测柜+高低温箱55℃环境下1C放电，容量85%@25℃；-20℃环境下0.2C放电，容量70%@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。1.3、安全性能注：除焚烧外，其它测试均要求电池不起火，不爆炸。测试项目测试条件过充1C/4.8V充电，8h。(3C/5V,3C/10V)短路小于50mΩ的铜线短接正负极热箱130℃(1h),150℃(30min)过放外接30Ω电阻持续放电24h针刺3.12mm钢针1s内穿透电池挤压Ф32mm压头，压力17.2MPa重物冲击15.8mm钢棒放于电池上，9.1kg重锤自600mm高度自由下落至电池纵轴面焚烧筛网围成直径0.61m圈，明火烤第二章、锂离子电池测试标准标准号标准名称GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范YD1268-2003移动通讯手持机锂电池及充电器的安全要求和试验方法UL1642StandardforLithiumBatteriesIEC61960SecondaryLithiumCellsandBatteriesforPortableApplicationsIEC60086SafetyStandardforLithiumBatteriesIEEE1625IEEEStandardforRechargeableBatteriesforPortableComputingST/SG/AC.10/11UNManualofTestsandCriteria第三章、Li-ion电池相关安全认证国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准：GB（国家标准）UL（UnderwriterLaboratory)美国安全认证机构CE（COMMUNATEEUROPIEA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“通行证”企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLA、DESAY(德赛）。UL安全认证的测试项目UL（UnderwriterLaboratory)在认证过程中所要进行的项目及其测试目标值有：电性能方面包括：短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150℃过充测试。不爆炸，不着火。过放测试。不爆炸，不着火。机械性能方面包括：挤压测试。不爆炸，不着火。重物冲击测试。不爆炸，不着火。高频振荡测试。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。环境适应性能包括：热冲击测试。不爆炸，不着火。温度循环测试。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GB要求的安全性能测试项目GB（国标标准)所规定进行的安全性能测试项目：电性能方面包括：短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150℃过充测试。不爆炸，不着火。机械性能方面包括：重物冲击测试。不爆炸，不着火。允许变形。振动测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于N*3.6V碰撞测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于N*3.6V环境适应性能包括：热冲击测试。不爆炸，不着火。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MOTOROLA（摩托罗拉）公司在开发供应商时需要进行的测试项目有：DESAY(德赛）公司在供应商认证评估时要求进行的测试项目有：电性能机械性环境适应性电压机械撞击测试热冲击测试内阻振荡测试湿度测试容量跌落测试不同温度下的放电容量储存容量保持率85℃下储存48hrs下电性能机械性环境适应性外观及尺寸热循环恒定湿热性能点焊拉力针刺实验振动标准、快速放电容量重物冲击碰撞荷电保持能力热冲击自由跌落循环寿命过充电内阻短路高温性能（55℃?）低温性能（-20℃±2）第四章、失效模式几种失效模式：容量低、循环寿命差、低电压、内阻过大、过充、内部短路、外部短路锂电池失效分析的难点：(1)内部材料体系较多，拆电池后难以保持不反应，鉴别原因存在难度；2)电池爆炸后只剩下燃烧的残渣，证据不易倒追。电池爆炸的实质：短路或过充失效分析的基本方法：全面测试性能——拆解电池——材料分析审批：制订日期:修订日期:主要参加人员：预防探测采取的措施SEVOCCDEFRPN用错料浆料报废5重要制定的物料清单上物料编号写错3来料确认来料标识575储存条件不合适3检查来料来料标识460超过保质期3检查来料来料标识230涂布不良5主要实际值与理论值存在一定的偏差4及时测量及时调整粘度测试480颗粒6主要空气湿度大2控制湿度、搅拌过程中密封检测湿度336涂布颗粒、划痕6关键搅拌时间过短3严格控制过程时间检测不同部位的粘度236电芯性能低6关键搅拌器底部沉淀2严格控制过程时间检测不同部位的粘度336固含量达不到要求电芯一致性差5主要搅拌不充分5记录过程加料375搅拌不均匀粘度达不到要求产品型号:18650B（PFMEA）工序名称：正极匀浆措施结果可探测度DEF风险顺序数RPN建议的措施责任及目标完成日期潜在失效模式及后果分析编制：FMEA编号：PFMEA-02/A关键日期：现行过程控制级别潜在的失效原因/机理频度OCC正极制浆/要求：浆料粘度固含量满足工艺要求,浆料混合均匀5重要严重度SEV潜在的失效后果过程功能/要求潜在失效模式浆料报废正极来料确认要求:来料合格并使用不合格原料产生原因：a.附料量偏少b.极片两面附料量相差较大c.极片断裂d.电解液少e.电解液电导率低f.正极与负极配片未配好g.隔膜孔隙率小h.胶粘剂老化→附料脱落i.卷芯超厚（未烘干或电解液未渗透）j.分容时未充满电k.正负极材料比容量小容量低产生原因：a.副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）b.未化成好（SEI膜未形成完全）c.客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯）d.客户未按要求点焊（客户加工后的电芯）e.毛刺f.微短路g.负极产生枝晶低电压内阻高产生原因：a.负极片与极耳虚焊b.正极片与极耳虚焊c.正极耳与盖帽虚焊d.负极耳与钢壳虚焊e.正极未加导电剂f.电解液锂盐含量低g.电池曾经发生短路h.隔膜纸孔隙率小产生原因：a.料尘b.装壳时装破c.毛刺d.卷绕不齐e.没包好f.隔膜有洞内部短路爆炸产生原因：a.分容柜有故障（造成过充）b.隔膜闭合效应差c.内部短路感谢您的时间和关注！