锂电池的安全性设计参考
文本
In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each
Link To Achieve Risk Control And Planning
某某管理中心
XX年XX月
锂电池的安全性设计参考文本
使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在
单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元
件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度
过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当
温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解
掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设
置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升
到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全
性。
有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些
原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全
阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。
一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。
选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100℃，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。
另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。
提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池芯的安全性能，这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至2000欧姆，让内部反应停止下来。
当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。
提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制（这对于大容量电池尤为重要）。对于大容量锂离子电池组是串/并联的多个电芯组成，如笔记本电脑的电压为10V以上，容量较大，一般采用3～4个单电池串联就可以满足电压要求，然后再将2～3个串联的电池组并联，以保证较大的容量。
大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能，还
应考虑两种电路基板模块:保护电路基板（Protection Board PCB）模块及Smart Battery Gauge Board模块。整套的电池保护设计包括：第1级保护IC（防止电池过充、过放、短路），第2级保护IC（防止第2次过压）、保险丝、LED指示、温度调节等部件。
在多级保护机制下，即使是在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下,笔记本电池也只能转为自动保护状态，如果情况不严重,往往在重新插拔后还能正常工作，不会发生爆炸。
目前，笔记本电脑和手机使用的锂离子电池所采用的底层技术是不安全的，需要考虑更安全的结构。
总之，随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测和使用诸方面要求的认识不断加深，未来的锂离子电池会变得更安全。
充电电压
一般手机电池电压写的是3.7V但一般充电器的电压写的是5V,但不会影响使用的,因为根本没有3.7V的手机充电器卖. 新电池切勿过充
对于新买的锂离子电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法。所以这种说法，可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。
那么锂电池需要激活吗？答案是肯定的，需要激活！但是，这个过程是由生产厂家完成的，与用户无关，用户
也没有能力完成。锂电池真正的激活过程是这样的：锂离子电池壳灌输电解液--封口--化成，就是恒压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解液充分活化，直至容量达到要求为止，这个就是激活过程--分容，也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。另外，其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态，激活以后再封口，除非您拥有了电芯生产设备，否则如何完成？
可是为什么有些产品的说明书上写着，建议用户前三次使用，要对手机进行完全的充放电呢？难道这不是激活吗？其实事实是这样的，在电池出厂，然后销售，再到用户的手中，会经历一段时间，一个月或者几个月，这样一来，电池的电极材料就会“钝化”，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3-5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容
量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。
长充、深充的危险
长充可能导致过充。锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。
在对某些机器上，充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不停止充电，还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的，但显然对电池的寿命而言是不利的。同时，长充电需要很长的时间，往
往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方夜间的电压都比较高，而且波动较大。前面已经说过，锂电池是很娇贵的，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这又带来附加的危险。
事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模块为锂电做校准时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电。
过充、过放的危害
锂离子电池的额定电压，因为近年材料的变化，一般为3.7V，磷酸铁锂（以下称磷铁）正极的则为3.2V。充满电时的终止充电电压一般是4.2V，磷铁3.65V。锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同，一般为3.0V，磷铁为2.5V)。低于2.5V（磷铁2.0V）继续放电称为过
放，低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，并不一定可以还原。而锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。
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静止式锂电池储能系统安全要求示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
静止式锂电池储能系统安全要求示范文 本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 锂离子储能大概是什么样的组成和框架，简单介绍一 下。目前典型的锂离子储能单元配置基本都是用18650型 锂离子电池，圆柱型的，它可能是几十个，甚至几百个组 合在一起变成一个电池模块，这个电池模块再加上电池管 理单元就作为一个基本的储能单元配置。 关于储能装置的技术方案，我只是简单的来分分类， 不是一个非常标准化的分类。从应用规模大小来看，通常 情况下有三种类型。 第一种类型，属于小规模的运用，小规模的运用跟系 统的配置大概不大于10个千瓦的范围，当然电池储能是按 照容量来定，这里我们只是简单的粗略来分一下，按照功
率，按照装置和发电功率的大小。 这个上面是一个电池管理系统，下面是有多个电池模块这样组成一个系统。 第二种类型是中规模装置，这个电池模块跟小规模的电池模块结构可能不一样，但是总体来说它的组成还是类似的。 第三种类型是大规模装置，就是把各种各样的模块集成的多一点。 目前的大致应用领域，现在锂离子储能系统在德国也受到了国家政策的鼓励，因为德国目前来说，光伏装机容量已经达到了一定程度，再发展的空间也受到了限制。目前来说，光伏发电毕竟还是一个辅助的能源，还不是主要的能源，这跟能源特点有关系，有光了才能发电，没光了就没有，太阳好了发的就多一点，太阳少了就发的少一点，那么这个时候就要有一个类似水库的东西进行消纳，
车用锂离子动力电池系统的安全性剖析 国家大力支持以电动汽车为主的新能源汽车新兴产业。然而以热失控为特征的锂离子电池系统的安全性事故时有发生，困扰着电动汽车的发展。动力电池安全性事故的常见形式及成因是什么？又该采取怎样的防范措施？小编带你一览要点。 1 动力电池安全性问题 锂离子动力电池事故主要表现为因热失控带来的起火燃烧。如表1和图1 所示。 表1 近年发生的锂离子动力电池事故 图1 近年来部分锂离子动力电池事故 锂离子动力电池系统安全性问题表现为3个层次（图2）。 1）电池系统安全性的“演变”。即电池系统长期老化——“演化”（事故1、2、3、5、7）和突发事件造成电池系统损坏——“突变”（事故4、6）。 2）“触发”——锂离子动力电池从正常工作到发生热失控与起火燃烧的转折点。 3）“扩展”——热失控带来的向周围传播的次生危害。
图2 动力电池系统安全性问题的层次 2 动力电池安全性演变 2.1 “演化”与“突变” 电池系统长期老化带来的可靠性降低，演化耗时长，可以通过检测电池系统的老化程度来评估电池系统安全性的变化；相比而言安全性突变难以预测，但是可以通过既有事故的形式来改进电池系统的设计。 2.2 安全性演化机理 电池系统任何部件的老化都可能带来安全事故的触发，如事故1、7。除此之外，电池本身的安全性演化主要表现为内短路的发展。电池内部的金属枝晶生长是造成内短路的主要原因之一。值得一提的是，老化电池的能量密度降低，热失控造成的危害可能会降低；另一方面老化电池更容易发生热失控。 图3 锂离子电池内部金属枝晶的生长与隔膜的刺穿
3 电池安全事故触发 3.1 热失控机理 经过演变过程，电池事故将会进入“触发”阶段。一般在这之后，电池内部的能量将会在瞬间集中释放造成热失控，引发冒烟、起火与爆炸等现象。当然电池安全事故中，也可能不发生热失控，热失控后的电池不一定会同时发生冒烟、起火与爆炸，也可能都不发生，这取决于电池材料发生热失控的机理。 图4、图5与表2展示了某款具有三元正极/PE基质的陶瓷隔膜/石墨负极的25 A·h锂离子动力电池的热失控机理。热失控过程分为了7个阶段。 图4 某款三元锂离子动力电池热失控实验数据（实验仪器为大型加速绝热量热仪，EV-ARC） 图5 某款三元锂离子动力电池热失控不同阶段的机理 表2 某款锂离子动力电池热失控的分阶段特征与机理
锂电池的安全性设计参考 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
锂电池的安全性设计参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在 单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元 件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度 过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当 温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解 掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设 置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升 到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全 性。 有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些 原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全 阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。
一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。 选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100℃，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。 另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。
Open Journal of Nature Science 自然科学, 2018, 6(5), 391-394 Published Online September 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/07534275.html,/journal/ojns https://https://www.doczj.com/doc/07534275.html,/10.12677/ojns.2018.65050 Analysis of the Main Factors Affecting the Safety of Lithium Ion Batteries Haowen Liu School of Chemical Materials Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan Hubei Received: Aug. 20th, 2018; accepted: Aug. 31st, 2018; published: Sep. 7th, 2018 Abstract Currently, safety issue is one of the bottlenecks in the development of lithium ion batteries from portable products to power batteries and large-scale energy storage technologies. This paper briefly introduces the influence of cathode, anode, cell separator, electrolyte and the use of battery on the safety of lithium-ion batteries. It is concluded that use and storage is a key factor in the ac-cident of lithium ion battery. Keywords Lithium Ion Batteries, Safety, Influence Factors 浅析影响锂离子电池安全性的 主要因素 刘浩文 中南民族大学化学材料科学学院，湖北武汉 收稿日期：2018年8月20日；录用日期：2018年8月31日；发布日期：2018年9月7日 摘要 当前，安全是锂离子电池从便携式产品向动力电池和大规模储能技术发展的瓶颈之一。本文从正极、负极、隔膜、电解质和电池使用方式五个方面简要介绍对锂离子电池安全性的影响，总结出电池的使用方式和存放环境是引起锂离子电池发生事故的一个关键因素。
锂电池性能测试方法 锂电池是一个要求高品质、高安全的产品、消费者在使用时往往不清楚电池的性能，导致在使用时电池的工作效率往往达不到理想目标，有时甚至盲目使用还会引起电池爆炸事件的发生，人生安全也会受到损伤，因此了解电池的性能也是至关重要的。 锂电池性能测试主要包括电压、内阻、容量、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等 工具/原料 测试仪 硬质棒 钉子 方法/步骤 方法一、自放电测试 镍镉和镍氢电池的自放电测试为: 由于标准荷电保持测试时间太长,一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至 1.0V.1C充电80分钟,搁臵15分钟,以1C放电至10V,测其放电容量C1, 再将电池以1C充电80分钟,搁臵24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应小于15% 锂电池的自放电测试为:一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至 3.0V,恒流恒压1C充电至 4.2V,截止电流:10mA,搁臵15分钟后,以1C放电至3.0V测其放电容量C1,再将电池恒流恒压1C充电至 4.2V,截止电流100mA,搁臵24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应大于99%. 方法二、内阻测量 电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极
容易极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值;而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值. 方法三、IEC标准循环寿命测试 IEC规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为: 电池以0.2C放至1.0V/支后 1.以0.1C充电16小时,再以0.2C放电2小时30分(一个循环). 2.0.25C充电3小时10分,以0.25C放电2小时20分(2-48个循环). 3.0.25C充电3小时10分,以0.25C放至1.0V(第49循环) 4.0.1C充电16小时,搁臵1小时,0.2C放电至1.0V(第50个循环),对镍 氢电池重复1-4共400个循环后,其0.2C放电时间应大于3小时;对镍隔电池重复1-4共500个循环,其0.2C放电时间应大于3小时. EC规定锂电池标准循环寿命测试 电池以0.2C放至3.0V/支后,1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流20MA,搁臵1小时后,再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上. 方法四、内压测试 镍镉和镍氢电池内压测试为: 将电池以0.2C放至1.0V后,以1C充电3小时,根据电池钢壳的轻微形变通过转换得到电池的内压情况,测试中电池不应彭底,漏液或爆炸. 锂电池内压测试为:(UL标准)
华南师范大学实验报告 学生姓名:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源 课程名称：化学电源实验 实验项目：锂离子电池性能测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月5日-17日 实验指导老师：马国正组员：黄日权郭金海 一、实验目的 1.熟悉、掌握锂离子电池的结构及充放电原理。 2.熟悉、掌握锂离子正极材料的制备过程及工艺。 3.熟悉、掌握锂离子电池的封装工艺及模拟电池测试方法。 二、实验原理 锂离子电池是指正负极为Li+嵌入化合物的二次电池。正极通常采用锂过渡金属氧化物 Li x CoO2，Li x NiO2或Li x Mn2O4，负极采用锂-碳层间化合物Li x C6。电解质为溶有锂盐LiPF6，LiAsF6，LiClO4等的有机溶液。溶剂主要有碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）和氯碳酸酯（CIMC）等。在充放电过程中，Li+在两极间往返嵌入和脱出，被形象的称之为“摇椅电池”。 锂离子电池充放电原理和结构示意图如下。 锂离子电池的化学表达式为： -）Cn|LiPF6-EC+DMC|LiM x O y（+ 其电池反应为： LiM x O y+nC Li1-x M x O y+Li x C n 本实验以高温固相法制备的尖晶石型LiMn2O4为正极材料，纯锂片为负极，制备扣式锂离子模拟电池，并对制备的扣式半电池进行充放电测试。 三、仪器与试剂 电化学工作站，蓝点测试系统、手套箱、电子天平、真空干燥箱、切片机、对辊机、鼓风干燥机 LiMn2O4、乙炔黑、PVDF、无水乙醇、电解液（1M LiPF6溶与体积比EC:DEC:EMC=1:1:1
关于爆炸的文章 锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高，广受消费者与工程师欢迎。但是，化学特性太活泼，则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了奈米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密度的同时，也达到安全的目的。 锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。 保护措施 锂电池芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜 纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，让使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V 放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。 充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。 因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因，进行更仔细的分析。 爆炸类型分析
锂电池生产厂易忽视的安全问题及安全对策措 施 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
锂电池生产厂易忽视的安全问题 主要危险因素及相应的安全对策措施 近来,在工作中发现,我国锂电池生产企业对锂电池生产中的安全问题认识不足,主要表现在: ①电池液的毒性认识不足,许多企业不知道电池液是有毒的; ②对锂电池的火灾、爆炸危险性认识不足。下面介绍并分析锂电池生产、储存过程中 的毒性危险和火灾、爆炸危险性。 1、中毒危险电池液中一般含有六氟磷酸锂以及作为溶剂使用的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯。六氟磷酸锂是有毒物质,而上述碳酸酯类物质化学性质则比较稳定,没有被列入有毒物质类,但是可燃。六氟磷酸锂是电池液中 的重要成分,国内及一些国外出品的六氟磷酸锂没有说明其毒性,但据国际知名的 sigma-aldrich(西格玛公司)制定的六氟磷酸锂《化学品安全技术说明书》(CSDS),说 明了其毒性。六氟磷酸锂的性质简述如下:分子式:LiPF6;燃烧性:不燃(0);毒性:中等(2);剌激性:中等(2);化学活性:低(1);慢性影响:中等(2);TLV-TWA:m3(ACGIH)。括号 内的数字表示分级,从0到4共分5级。 TLV-TWA是美国卫生医师协会推荐的时间加权平均浓度的最高允许值。六氟磷酸锂:白色粉末,吸湿性强,遇水易分解;进入体内可损害健康,多次接触可产生累积的毒性效应,呼吸道、眼、皮肤可受到损伤。一些国内企业出品的六氟磷酸锂,产品说明中注明 含氟化氢(也称为氢氟酸)≤10-4。氟化氢为高毒物质,具有强烈的腐蚀性,损伤呼吸 道、眼、皮肤,可引起支气管炎和肺炎,吸收后可产生全身的毒作用。六氟磷酸锂分解 后的产物是高毒性的,应引起注意。韩国三星公司电解液包装桶上标签注明其应在30℃
浅谈锂电池厂房的环境控制 摘要：根据锂电池生产的特性，大气环境中的水分、浮土、尘埃等都会妨碍锂 电池的生产。在锂电池的制造过程中，锂电池里原材料中一旦有空气中的水分进入，就会影响锂电池的安全，严重地一般会引起锂电池鼓包甚至爆炸；而大气环 境中的浮土、尘埃则会引起锂电池的短路。所以在锂电池的生产过程中需要严格 有效控制空气中的水分、浮尘埃、颗粒。故锂电池厂房建设最关键的一环节就是 有效的进行除湿净化对锂电池的生产环境。伴随着国家对锂电池行业的支持以及 众多锂电池公司的投资新建和扩产，随着消费者对锂电池安全性的要求不断提高，国内各大锂电池公司对生产车间的环境控制要求也相应越来越高。 关键词：定义；低露点；除湿净化；吸附转轮除湿；节能减耗；成本控制 引言 做好锂电池厂房的环境控制需要做的有很多，涉及面也很广，而我这次要讨 论是其中的几个重点：除湿净化、除湿的方法、如何节能减耗和成本控制等，也 通过我以往接触的实际项目案例来阐述和分析以上几个问题，希望能对银行的锂 电池厂房建设和生产中的环境控制作出一些参考意义。 一、锂电池厂房的环境特点 锂电池材料最害怕的是的空气中的水分、浮尘埃、颗粒，其中影响和危害最 大的是水分，因此锂电池生产设备和生产线必须要置于低湿度洁净室内。而目前 国内通用的降低湿度的方法就是利用除湿机把生产车间里的空气湿度降低到生产 所需的低湿度范围内。锂电池的制造过程中，锂电池里原材料中一旦有空气中的 水分进入，就会影响锂电池的安全，严重地一般会引起锂电池鼓包甚至爆炸；而 大气环境中的浮土、尘埃则会引起锂电池的短路。 二、环境控制的关键-除湿净化 目前按原材料和生产的安全性、经济性等考虑：锂电池生产车间的湿度控制 梯段一般建议为（具体湿度控制会有少许差异，应根据各电池企业实际情况来进 行操作），同时除湿循环运作也需要控制工序的停留时间：相对湿度≦30%车间（如搅拌、涂布机头、机尾等）；相对湿度≦20%车间（如辊压、制片、烘烤等）；相对湿度≦10%车间（如叠片、卷绕、装配等），露点温度≦-45℃车间 （如电芯烘烤、注液、封口等）。 因为锂电池生产设备一般较大、产线也较长，导致生产车间也相应的空间较 大从而制冷负荷大，除湿机组设计选型以及就位地点选择是必须要综合计算全空 间内的总湿度（水分）和冷负荷，同时考虑到节能减排的需求，站房内应该统一 设置冷水机组、泵和换热装置等设备，并且为后期可能的扩产扩建预留管路和阀门，再通过冷冻水管分区输送冷源。 还有锂电池生产厂间的洁净室与其它行业的洁净室最大的不同点就是对生产 环境中湿度控制要求较高（温度要求低露点），因此空调机组都必须带有除湿段，除湿空调机组是降低环境露点的关键设备；目前在锂电池的生产制造过程中，锂 电池生产厂间的洁净室内部空气所要求-35℃至-40℃范围内的露点温度是较难控 制稳定住的。况且要生产就肯定生产员，而且电池行业产线又较长会导致大量的 工作人员一直在电池生产线上体力操作，这时候生产人员也肯定散发出比平时更 多湿气，该部分湿气多多少少肯定会从洁净服中漏出，因此该部分湿气则必须要 及时吹扫干净，所以就会对除湿机组性能要求更高：一般电池行业肯定都选择稳 定性好（能够连续运转）和除湿量大的机组，最好能产生在-50℃~ -60℃露点（精
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 静止式锂电池储能系统安全要求(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1884-31 静止式锂电池储能系统安全要求(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 锂离子储能大概是什么样的组成和框架，简单介绍一下。目前典型的锂离子储能单元配置基本都是用18650型锂离子电池，圆柱型的，它可能是几十个，甚至几百个组合在一起变成一个电池模块，这个电池模块再加上电池管理单元就作为一个基本的储能单元配置。 关于储能装置的技术方案，我只是简单的来分分类，不是一个非常标准化的分类。从应用规模大小来看，通常情况下有三种类型。 第一种类型，属于小规模的运用，小规模的运用跟系统的配置大概不大于10个千瓦的范围，当然电池储能是按照容量来定，这里我们只是简单的粗略来分一下，按照功率，按照装置和发电功率的大小。
这个上面是一个电池管理系统，下面是有多个电池模块这样组成一个系统。 第二种类型是中规模装置，这个电池模块跟小规模的电池模块结构可能不一样，但是总体来说它的组成还是类似的。 第三种类型是大规模装置，就是把各种各样的模块集成的多一点。 目前的大致应用领域，现在锂离子储能系统在德国也受到了国家政策的鼓励，因为德国目前来说，光伏装机容量已经达到了一定程度，再发展的空间也受到了限制。目前来说，光伏发电毕竟还是一个辅助的能源，还不是主要的能源，这跟能源特点有关系，有光了才能发电，没光了就没有，太阳好了发的就多一点，太阳少了就发的少一点，那么这个时候就要有一个类似水库的东西进行消纳，那这就是储能系统。目前储能系统由于价格和其他因素，它的发展还不是那么的快。 完全从技术的角度来说，储能系统的运用，比如
锂电池安全测试项目分析及解决方案 截止今天，锂离子电池的应用已经取得了巨大的成功，特别是其广泛应用在了在移动电子产品。但不能忽视的是，自从锂离子电池大规模商业化推广以来，与其相关的安全事故就几乎没有停止过。锂离子电池的安全性已经成为制约其进一步发展的关键因素。鉴于电池材料体系、制造过程一致性等原因，对锂离子电池进行安全性检测将非常的重要。 目前针对锂离子电池的安全检测标准在不断的更新中，但其基本安全检测模式已经成型，各种常见的检测项目也已被广泛接纳和采用。在安全检测项目中，每个检测项目都模拟了一种用户在使用过程中可能会发生的误（滥）用情况。如过充电测试模拟的是保护电路板失效的情况。由于模拟的情况不同，锂离子电池各个安全测试项目的难度显然是不同的。根据摩尔实验室（MORLAB）的以往检测经验，过充电、150℃热冲击、针刺、挤压、高温短路、重物冲击等是经常发生失效（Fail）的项目。 由于内容设计面较多，因此我们将分期介绍并分析各种锂电池测试项目的相关程序、标准要求、失效原因以及对应的解决方案。本期我们主要讲一下锂电池的热冲击测试项目。热冲击： 以CTIA 关于符合IEEE1725标准的认证程序为例，其中与热冲击有关的条款： Section 4.2： Test Procedure: 5 cells at 80% +/- 5%SOC to be placed in oven at ambient temperature. The oven temperature shall be ramped at 5 ± 2°C per minute to 150 ± 2°C. After 10 minutes at 150 ±2°C, the test is complete. Compliance: No fire, smoke, explosion or breaching of the cell is allowed within t he first 10 minutes. Venting is permitted. Section 4.50： Test Procedure: 5 fully charged cells (per cell manufacture's specifications) shall be suspended (no heat transfer allowed to non-integral cell components) in a gravity convection or circulating air oven at ambient temperature. The oven temperature shall be ramped at 5 ± 2°C per minute to 130 ± 2°C. After 1 hour at 130 ± 2°C, the test is ended. Compliance: Cells shall not flame or explode when exposed to 130°C for 1h.
磷酸铁锂电池的安全性能研究 电动车应用最基本的要求是保证安全。电池的安全性归根到底体现的是温度问题。任何安全性问题最终的结果就是温度升高直至失控，直至出现安全事故。电池的安全性检测通常包括过充电、过放电、穿刺、挤压、跌落、加热、短路等，在这些情况下，会引起电池温度上升或部分区域温度过高，达到某一底限温度值，大量的热产生由于不能及时被消散引发一系列放热副反应，从而出现热失控。热失控一旦被引发就完全不能停止，直到所有反应物被完全地消耗，在大多数情况下导致电池的破裂，随之伴有火焰和浓烟，有时甚至是电池的爆炸。在锂电池当中，公认的以LiFePO4为正极材料的锂电池具有最好的安全性能。主要是由于LiFePO4在高温条件下的氧保持能力好，即使在超过500℃的高温也不会失氧，比钴酸锂、锰酸锂及三元材料等药高得多。但在滥用条件下，即使LiFePO4为正极的锂电池，也会出现安全性问题。本文主要研究和分析不同的安全性检测条件对磷酸铁锂电池的安全性能检测结果的影响。 安全性问题最终的反映是热量累积或能量短时释放引起的温度迅速升高出现失控。在电池滥用过程中，产生热的原因有以下几个方面：（1）负极SEI膜的分解；（2）负极与电解质的反应；（3）电解液的热分解；（4）电解液在正极的氧化反应；（5）正极的热分解；（6）负极的热分解；（7）隔膜的溶解以及引起的内部短路。电池抵抗各种滥用的能力主要取决于产热和散热的相对速度。当电池的散热速度低于产热速度时，它可能会遭受热失控。 1. 测试对象与设备 2. 试验 3. 结果与分析 3.1过充电 锂离子电池在充电时发生式(1)所示的反应，Li 不完全脱出，生成物为 LiFePO4和 FePO4。LiFePO4—— LiFePO4+ FePO4+ Li +xe 电池过充时，Li+大量脱出，生成的 FePO4增多，引起较大的极化电阻和极化电势，使电池的电压快速升高；过多的锂脱出，极片上的粘结剂被破坏，使正极膏片从集流体上脱离，出现大面积掉膏，脱出的 Li 聚集在负极片上，形成点状白点；电池正极附近的高氧化氛围引起电解液氧化分解使过充电池剩余的电解液较少，电解液分解产生更多的热量和气体，使电池鼓胀加剧，爆炸的可能性加大；LiFePO4在过充时发生了不可逆分解，有氧气和含 Fe 的
锂电池安全测试项目方案 目前针对锂离子电池的安全检测标准在不断的更新中，但其基本安全检测模式已经成型，各种常见的检测项目也已被广泛接纳和采用。在安全检测项目中，每个检测项目都模拟了一种用户在使用过程中可能会发生的误（滥）用情况。如过充电测试模拟的是保护电路板失效的情况。由于模拟的情况不同，锂离子电池各个安全测试项目的难度显然是不同的。根据摩尔实验室（MORLAB）的以往检测经验，过充电、150℃热冲击、针刺、挤压、高温短路、重物冲击等是经常发生失效（Fail）的项目。 由于内容设计面较多，因此我们将分期介绍并分析各种锂电池测试项目的相关程序、标准要求、失效原因以及对应的解决方案。本期我们主要讲一下锂电池的热冲击测试项目。热冲击： 以CTIA 关于符合IEEE1725标准的认证程序为例，其中与热冲击有关的条款： Section 4、2：Test Procedure:5 cells at80% +/-5%SOC to be placed in oven at ambient temperature、 The oven temperature shall be ramped at52C per minute to1502 C、 After10 minutes at1502C, the test is complete、Compliance: No fire, smoke, explosion or breaching of the cell is allowed within t he first10 minutes、 Venting is permitted、 Section 4、50： Test Procedure:5 fully charged cells (per cell manufactures specifications) shall be suspended (no heat transfer allowed to non-integral cell components) in a gravity convection or circulating air oven at ambient temperature、 The oven temperature shall be ramped at52C per minute to1302
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 锂电池的安全性设计正式 版
锂电池的安全性设计正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。
有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。 一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。 选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状
四川鑫唐新能源科技有限公司 技术部培训后考核试题（满分120分） 姓名：工号：部门：分数： 一、填空题（每空1分，共40分） 1、混料浆料出料前检验项目：固含量、粘度、细度。 2、配料的工艺有干法、湿法、螺杆式三种；配料的体系有水系和油系两种。 3、配料工序潜在的问题有加料顺序错误、搅拌时间过长、搅拌时间过短、搅拌速度过慢、搅拌速度过快、真空度过低、搅拌设备漏油、浆料有气泡、颗粒、粉尘大（答对6项得分）等。 4、涂布工序控制点：环境温湿度、涂布面密度、箔材尺寸、涂布速度、烘箱温度、敷料宽度、极带上下涂层错位（答对4项得分）等。 5、涂布的方式有单面连续涂布、单面间隙涂布、双面连续涂布、双面间隙涂布。 6、涂布工序潜在的问题有料槽液面高度过低或过高、走速过慢、走速过快、烘箱温度过高、烘箱温度过低、激光测厚仪失效、导轨不干净、纠偏和张力失效、刀口损伤、挡板磨损（答对6 项得分）等。 7、压实密度的算法：极带涂布净面密度/（极带辊压后厚度-基材厚度），磷酸铁锂材料的压实密度一般不超过cm3，压实密度对电池容量、充放电效率、内阻、循环性（答对2项得分）等电性能有一定的影响，辊压有冷压、热压工艺，辊压方式有一次辊压成型和二次辊压成型。 8、锂电池制造过程中的天敌：水分、毛刺或金属颗粒、粉尘。 9、配料、涂布、辊压、制片、电芯烘烤、电池烘烤（答对4项得分）是本公司的关键工序。 10、叠片的作用是将正、负极片与隔膜良好的叠和，常见的有叠片和卷绕两种方式，本公司的叠片方式为Z字型叠片。 11、组装是将电芯与极柱、外壳组装成电池；方式有螺杆连接、热熔焊接、超声焊接、激光焊接。 12、组装潜在的问题有孔直径不符合要求、包胶不完整、连接松动、极片损伤、壳内有杂物、焊接强度不够、条码混乱、电池漏测（答对5项得分）等。 13、注液的作用是定量对电池注入电解液及检测电池密封性。 14、电池化成即为小电流激活电池，其电极材料与电解液产生化学反应，在电极材料表面形成一层钝化层，固体电解质界面膜，简称 SEI膜；这层
锂电池保护电路设计方案 锂电池材料构成及性能探析 首先我们来了解一下锂电池的材料构成，锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。 负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40%左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价 格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多，常见的正极材料主要成分为LiCoO2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。 锂电池充放电管理设计 锂电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减 小电池内阻。 虽然锂离子电池有以上所说的种种优点，但它对保护电路的要求比较高，在使用过程中应严格避免出现过充电、过放电现象，放电电流也不宜过大，一般而言，放电速率不应大于0.2C。锂电池的充电过程如图所示。在一个充电周期内，锂离子电池在充电开始之前需要检测电池的电压和温度，判断是否可充。如果电池电压或温度超出制造商允许的范围，则禁止充电。允许充电的电压范围是：每节电池2.5V~4.2V。
锂离子电池充放电安全检测设计 手机的锂离子电池充电安全性日益受到消费者重视，因此充电器制造商在设计产品时，须掌握锂离子电池的相关规格和特性，并使用具备完善电池检测及保护功能的充电芯片，以降低过电流、过电压或过温等状况所造成的危险。 随着科技进步、生活质量提升，电子产品的踪迹到处可见，其中又以手机为人类生活中不可或缺的必需品。不论是早期黑金刚手机或现今功能强大的智能手机，皆需要电源才能运作。 早期手机的电池主要有二种，一是镍氢、镍镉电池，二是锂离子电池，但现在使用镍氢、镍镉电池来做为电源的手机，已经是非常的少见，绝大部分都是使用锂离子电池，尤其消费者希望手机待机时间更长，且体积要更小，所以镍氢、镍镉电池已经慢慢不能符合消费者的期望而被淘汰。虽然镍氢、镍镉电池在价格以及替代电池取得的便利性优于锂离子电池，在其他电子产品上仍旧可看到镍氢、镍镉电池的踪迹；但是，在体积、重量及容量方面，镍氢、镍镉电池皆不如锂离子电池，所以现今标榜着轻薄短小的电子产品，几乎都是使用锂离子电池。 智能型手机因其功能强大、屏幕耗电量大，更是需要电池容量大及电力更耐久的锂离子电池。当手机电池电量不足时，使用者通常会以充电器或搭配一组移动电源随时对电池进行充电。 体积/容量兼具锂离子电池为电子产品首选 充电电池依其材质的不同可分为四类：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。
表1 充电电池比较表 由表1优缺点看来，镍镉、镍氢及锂离子电池较适合使用在电子产品上；而锂离子电池无论是在体积、重量及容量(电子产品的使用时间)较优于镍镉、镍氢电池，也无记忆效应的问题，所以锂离子电池在电子产品使用上似乎方便许多。 延长使用寿命锂离子电池充/放电压成关键 一般来说，锂离子电池会有电性安全的范围限制。由于锂离子电池的特性，当电池电压在充电时上升到最高设定电压后，要立即停止充电，避免电池因过充电造成电池损毁而产生危险；电池供电(放电)时，电池电压如果降至最低设定电压以下便要停止放电，避免因过放电而降低使用寿命。 此外，为确保电池使用上的安全，锂离子电池还必须要加装短路保护，以避免发生危险；即使大多数的锂离子电池都有加装保护电路，然而在选择优质的充电器或移动电源时，这仍然是一项重要的考量因素。
锂电池的安全性设计为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子 电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件，当电池内的温度上 升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是 选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级 微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止； 三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。 有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些原因造成 控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压 便会急剧上升而引起爆炸。 一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事 故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生 安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最 低标准。而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子 电池，采用强制散热尤为重要。
选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100℃，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。 另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。 提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池芯的安全性能，这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至2000欧姆，让内部反应停止下来。 当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。