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.
热冲击项目分析：
目前标准中热冲击项目要求不尽相同，最常见的是热冲击到130°C并保持1小时。其它的要求如：130°C /0.5h，150°C /10min，150°C /0.5h。其中150°C /0.5h热冲击条件最常出现失效的情况。
失效原因分析：
在热冲击测试过程中（如150℃），只有内部烘箱的热能、电池内部的活性物质的内能，以及贮存在锂离子电池中的电能。即使是150°C的烘箱温度也不会达到处于满充状态的电池中活性物质的着火点。那么很显然电池失效的原因为电池内部物质电能或者是内能的释放。足够多的热量被释放出来后，将引起电池内部剧烈的化学反应，最后将导致被测物而失效（Fail）。
在本测试中，电池本身热量产生的来源有以下几种可能：1）外部烘箱的热量传递；2）阳极化学反应的放热；3）阴极化学反应的放热；4）隔膜在高温下收缩或融化，导致阴阳极短路而释放出热量。
如果阳极材料的热稳定性差，高温下SEI膜分解反应强烈，则阳极在达到150℃后温度会继续上升，并且热失控而放出大量热。
如果阴极材料的热稳定性差，高温下其和电解液起反应（起始温度约150℃）所放出的热量不断积累后最终使电池内部温度达到热失控而大量放热，此时发送此现象通常是在达到150℃后的10～15分钟左右。
锂电池所有隔膜由于原料和工艺的不同，它的热稳定性也有所不同。聚丙烯（PP）材料的隔膜熔点在160℃左右，聚乙烯（PE）材料的隔膜熔点在130℃左右，多层隔膜的熔点与其组成成分有关系。当整个电池做150℃热冲击测试时，可以通过上面的原理进行分析。
解决方案建议：
如果出现热冲击测试失效，根据上述描述确定了电池的主要发热源后，可以采用热稳定性更高的材料来优化或者改变设计比例方式，使电极在满充状态时处于比较稳定的电压状态。
摩尔实验室（MORLAB）的电池测试团队在实际检测工作中积累了大量的电池检验数据和相关的实际检验经验。但鉴于篇幅就不过多的展开了，其它测试项目的分析我们将在后续几期中予以陆续补充。
在锂离子电池的安全检测项目中，每个检测项目都模拟了一种有可能发生的误（滥）用情况。如过充电测试模拟的是保护IC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的项目。
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，
定期对蓄电池进行容量测试要用到的三种常规方法 一般情况下在对蓄电池进行定期容量测试时，可选择以下几种容量测试方法。 1、离线式测量法 a) 将蓄电池组充满电后脱离系统静置1小时，在环境温度为25± 5℃的条件下采用外接(智能)假负载的方式，采用10小时放电率进行放电测试。 b) 放电开始前应测量蓄电池的端电压、环境温度、时间。 c) 放电期间应测量记录蓄电池的端电压、放电电流、室内温度，测量时间间隔为1小时，放电电流波动不得超过规定值的1%。 d) 放电期间应测量记录蓄电池的端电压及室温，测量时间间隔为1小时。在放电期末要随时测量，以便准确确定达到放电终止电压的时间。 e) 放电电流乘以放电时间即为蓄电池组的容量。蓄电池https://www.doczj.com/doc/9d3624199.html,按10小时率放电时，如果温度不是25℃时，则应将实际测量的容量按照下式换算成25℃时的容量Ce： Ce=Cr/﹛1+K(t-25℃)﹜------------------------(A) 式中：t—放电时的环境温度 K—温度系数(10H率放电时K=0.006/℃;3H率放电时K=0.008/℃; 1H率放电时K=0.01/℃) f) 放电结束后，要对蓄电池组进行充电，充入电量为放出电量的1.1～1.3倍。 2、在线式测量法 a) 在直流供电系统中，调整整流器输出电压至保护电压(如46V)，由蓄电池对实际负荷供电，在放电中找出蓄电池组中电压最低、容量最差的一只蓄电池作为容量试验对象。 b) 打开整流器对蓄电池https://www.doczj.com/doc/9d3624199.html,组进行充电，等蓄电池组充满电后稳定1小时以上。 c) 对a)中放电时找出最差的那只蓄电池进行10小时率放电试验。放电前后要测量记录该蓄电池的端电压、温度、放电时间和室温。以后每隔1小时测量记录一次，放电快到终止电压时，应随时测量记录，以便准确记录放电时间。 d) 放电电流乘以放电时间即为蓄电池组的容量。如果室温不是25℃时，则应按照(A)
《品质知识培训》 一、产品品质检验目的： 产品品质标准的建立，为企业提供了几种： 1．减少了品质纠纷 2．为对外品质保证提供了依据 3．使品检工作有据可依 4．使制造者明确品质要求 二、产品品质标准之适度性 产品品质标准要建立在认同的基础上，根据公司实际生产条件而定，一 个适度的品质标准。有利于提高公司的生产技术水平面和管理水平，即稍高于公司现行可达到的水平。 三、产品品质标准基本内容 产品名称、规格及图示 1． 检测方法、条件 2． 检测设备及工具 3． 品质合格判定标准 4． 产品实物样品 5． 6．产品质量符合性、化学性、物理性、技术指标和参数 四、生产线各工序品质检验标准 1．来料检验 品质部对大部份来料实行抽检，只对电芯和保护板实行全检。品 质部对抽检的来料判定可分为合格、不合格、分选、返加工、特采判 定合格的产品也只是实施抽检而非全检、现客户对产品的要求很高，
且抽样检后判定合格的产品仍有不良品，所以生产线有义务对所有上 线物料进行全检。 在上线全检过程中，检出的不良品可由品质部签样板，生产执行。2．辅料加工 ①. 镍片上锡：确认需要上锡的镍片尺寸符合和业指导书，浸锡尺寸也要符 合作业指导书。如浸锡尺寸太少在生产中容易造成虚焊或焊接不牢，如浸锡尺寸太多，遇易造成镍片弯折不动影响组装。 ②．粘贴胶纸确认需要贴的胶纸及尺寸符合作业指导书要求，确认需要贴 的电芯型号及供应商符合作业的指导书。要求避免贴错。 ③．装五金保护板确认五金无变形、无生锈。五金可完全装配在胶壳上， 无装配等或装配太松现象，保护板可与五金胶壳完全装配，组装到位。3．生产工序 ①. 点焊： 点焊应无烧焦发黑现象，点焊拔脱力单点应＞ 1.8Kg用夹具紧镍片, 垂 直于点焊面固定在拉力计上进行拉拔，当镍片及电芯有变化时，应重新 再确认。 ②．粘贴胶纸所贴胶纸符合产品要求，所贴胶纸粘贴牢固，无破损起折， 粘贴位置 与工艺只要求一致 ③．锡焊 要求按时间不可超过 3 秒，焊点位置正确，焊点应光滑，大小适当， 虚焊、偏斜。锡点应完全仓住镍片，防止虚假焊。 ④．电芯组装电芯应顺畅装入胶壳，无变形及强行装入现象，电芯装入胶壳后 应确认导线，镍片。电芯间无短路隐患。
1准备工作： 1.1工具准备 1.2资料准备 检修票，通信电源蓄电池组维护测试记录表（半年）， 1.3注意事项 放电仪的选用： 注意蓄电池放电仪型号选用，48V蓄电池放电仪（型号：IDCE-4815CT）只能用48V蓄电池测试，UPS蓄电池放电仪（型号：IDCE-6006CT）只能用于UPS蓄电池测试。切勿混用。 2操作步骤： 2.1手续办理： 2.1.1信息确认： 把测试事宜及内容告知管理处相关人员，了解测试站点近期市电供电情况，是否存在市电供电异常，确认测试站点当日及第二日市电供电正常，才进行测试，否则，不得进行测试。 2.1.2资料报备： （1）填写检修申请票，并由管理处相关人员签字确认，完成维护报备工作；
（2）通知网管中心，测试前将测试内容和涉及的设备向网管中心值班人员报备。 2.2检查记录： 2.2.1设备检查 （1）设备检查记录电池组浮充总电压、单体浮充电压、负载电流、环境温度以及开关电源的其它设置参数，检查蓄电池组的现有容量是否100%。 （2）检查所有的电池端子是否处于拧紧状态 （3）检查电池是否有漏液、酸雾等异常。 2.2.2仪器检查 按照设备清单清点配件是否齐全， 面板介绍 2.3开机与参数设置 2.3.1开机 UPS电源系统： 1)断开待测电池组断路器（注意：严禁两个断路器同时断开），如下图：
2)接交流电源，打开仪表上的市电开关，正常开机 40V蓄电池： 1)断开开关电源柜内的待测电池组熔断丝（注意：两组熔断丝严禁同时断开） 2)把正负极电缆接入仪器正负极接口，另一端与蓄电池正负极相连，然后先打开仪表 市电开关，再合上F1空开，仪表正常开机。(拆下的电池线铜鼻子做好绝缘保护）
简易锂电池保护IC测试电路的设计 作者：中国地质大学蔡欢欢 由于锂电池的体积密度、能量密 度高，并有高达4.2V的单节电池 电压，因此在手机、PDA和数码相机等便携式电子产品中获得了广泛的应用。为了确保使用的安全性，锂电池在应用中必须有相应的电池管理电路来防止电池的过充电、过放电和过电流。锂电池保护IC超小的封装和很少的外部器件需求使它在单节锂电池保护电路的设计中被广泛采用。 然而，目前无论是正向（独立开发）还是反向（模仿开发）设计的国产锂电池保护IC由于技术、工艺的原因，实际参数通常都与标准参数有较大差别，在正向设计的IC中尤为突出，因此，测试锂电池保护IC的实际工作参数已经成为必要。目前市场上已经出现了专用的锂电池保护板测试仪，但价格普遍偏高，并且测试时必须先将IC焊接在电路板上。因此，本文中设计了一个简单的测试电路，借助普通的电子仪器就可以完成对锂电池保护IC的测试。 锂电池保护IC的工作原理 单节锂电池保护IC的应用电路很简单，只需外接2个电阻、2个电容和2个MOSFET，其典型应用电路如图1所示。 图1 锂电池保护IC的典型应用电路 锂电池保护IC测试电路设计
图2 锂电池保护IC测试电路 根据锂电池保护IC的工作原理设计的测试电路如图2所示，图3详细说明了图2中模块B 的电路。模块A在测试过流保护时为CS引脚提供电压，模拟图1中的CS引脚所探测到的电压。调整模块中的可变电位器可为CS引脚提供可变电源，控制其中的跳变开关可为CS 提供突变电压。模块B为电源，模拟为IC提供工作电压。调整电路中的可变电位器R7可为整个电路提供一个可变电压，在测试过充电保护电压和过放电保护电压时使用。控制模块中的开关S1的闭合为测试电路提供一个跳变电源，在测试IC的过充、过放和过流延迟时使用。跳线端口P1、P2在测试IC工作电流时使用，在测试其他参数时将开关S2导通即可。测试IC工作电流时，将电流表接在P1、P2上，将开关S2断开。模块C是用2个MOSFET 做成的微电流源，在测试OD、OC输出高、低电平时向该引脚吸、灌电流，只要MOSFET 选择恰当，可以满足测试需要。模块D是2片MOSFET集成芯片，相当于图1中的M1、M2，其中的两个端口在测试MOSFET漏电流时使用，在测试其他参数时要将这两个端口短接。模块E是一个IC插座，该插座用于放置待测IC，最多可以放置4片IC（测试时只能放一片IC），测试完以后可以将IC取出，不留任何痕迹，不影响IC的销售和再次测试。
由于锂电池的体积密度、能量密度高，并有高达4.2V的单节电池电压，因此在手机、PDA 和数码相机等便携式电子产品中获得了广泛的应用。为了确保使用的安全性，锂电池在应用中必须有相应的电池管理电路来防止电池的过充电、过放电和过电流。锂电池保护IC超小的封装和很少的外部器件需求使它在单节锂电池保护电路的设计中被广泛采用。 然而，目前无论是正向（独立开发）还是反向（模仿开发）设计的国产锂电池保护IC由于技术、工艺的原因，实际参数通常都与标准参数有较大差别，在正向设计的IC中尤为突出，因此，测试锂电池保护IC的实际工作参数已经成为必要。目前市场上已经出现了专用的锂电池保护板测试仪，但价格普遍偏高，并且测试时必须先将IC焊接在电路板上。因此，本文中设计了一个简单的测试电路，借助普通的电子仪器就可以完成对锂电池保护IC的测试。 锂电池保护IC的工作原理 单节锂电池保护IC的应用电路很简单，只需外接2个电阻、2个电容和2个MOSFET，其典型应用电路如图1所示。 图1 锂电池保护IC的典型应用电路 锂电池保护IC测试电路设计
图2 锂电池保护IC测试电路 根据锂电池保护IC的工作原理设计的测试电路如图2所示，图3详细说明了图2中模块B的电路。模块A在测试过流保护时为CS引脚提供电压，模拟图1中的CS引脚所探测到的电压。调整模块中的可变电位器可为CS引脚提供可变电源，控制其中的跳变开关可为CS提供突变电压。模块B为电源，模拟为IC提供工作电压。调整电路中的可变电位器R7可为整个电路提供一个可变电压，在测试过充电保护电压和过放电保护电压时使用。控制模块中的开关S1的闭合为测试电路提供一个跳变电源，在测试IC的过充、过放和过流延迟时使用。跳线端口P1、P2在测试IC工作电流时使用，在测试其他参数时将开关S2导通即可。测试IC工作电流时，将电流表接在P1、P2上，将开关S2断开。模块C是用2个MOSFET 做成的微电流源，在测试OD、OC输出高、低电平时向该引脚吸、灌电流，只要MOSFET 选择恰当，可以满足测试需要。模块D是2片MOSFET集成芯片，相当于图1中的M1、M2，其中的两个端口在测试MOSFET漏电流时使用，在测试其他参数时要将这两个端口短接。模块E是一个IC插座，该插座用于放置待测IC，最多可以放置4片IC（测试时只能放一片IC），测试完以后可以将IC取出，不留任何痕迹，不影响IC的销售和再次测试。
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)
汽车蓄电池容量的检测方法详解 汽车蓄电池是汽车启动时的唯一电源，在汽车发电机不工作时，它可以在一段时间内向汽车的用电设备供电（1～2h）；在发电机正常发电时，它将发电机供给用电器后多余的电能转化成化学能储存起来，供下次启动或其它用电。 蓄电池的工作能力随其规格型号不同而不同，也随其生产的年代、厂家牌号有较大区别。同一个蓄电池，由于不同的使用维护水平，其剩余的工作力也不同。加上蓄电池自身的自行放电，极板硫化等不可避免的因素作用，也会使蓄电池的工作能力逐渐削弱以至报废。因此，在必要时对蓄电池的工作能力进行检测就成为汽车维护与保养的重要工作之一。 一、蓄电池的容量指标及其测定 蓄电池的工作能力用“容量”来衡量，它是在规定的端电压范围内，蓄电池对负载供给一定电流所能持续的时间（t），即衡量蓄电池电能做功的能力A=UIt（瓦秒）。在实际运用中，蓄电池的容量指标Q常用安培小时（Ah）来表示： Q＝I·t（A·h） I—放电电流（A）；t—放电时间（h） 由于电流单位安培(A)＝库伦/秒，所以容量的单位安培小时（Ah）＝库伦/秒×3600秒=3600库伦（3.6kC）。 库伦是电荷量单位，1库伦=6.24×1018（624亿亿）个电子所带的电量，所以容量与电池的物质量（正负极板数、总面积、电解液密度）有关。对于标准正、负极板组而言，每片正极板的额定容量为15Ah，每个单格电池中负极板数总是比正极板多1片，因此可以算出一定容量的单格电池中正负极板的准确片数，如3-QA-60Ah蓄电池，其额定容量为60Ah，正极板数=60（Ah）/15（Ah）＝4；负极板数＝4+1＝5。如果蓄电池的额定容量不是15Ah 的整数倍数，则极板的尺寸、厚度及材料就会有所区别。 蓄电池的常用容量指标有“额定容量”、“储备容量”和“启动容量”三种。 1. 额定容量 根据GB5008-91规定，额定容量是：将充足电的新蓄电池在电解液温度为25±5℃条件下以20h率的放电电流（即0.05Q20）连续放电至单格电池平均电压降到1.75V时输出的电量。
锂电池保护电路 锂电池过充电,过放电,过流及短路保护电路 下图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。该保护回路由两个 MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能. 锂电池保护工作原理: 1、正常状态 在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。 此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。 2、过充电保护 锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。
电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。 在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。 在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。 3、过放电保护 电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。 在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。 由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。
锂离子电池保护电路原理分析 随着科技进步与社会发展，象手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及，这类产品中有许多是采用锂离子电池供电，而由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块电路板，不少人对该电路的作用不了解，本文将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。 锂电池分为一次电池和二次电池两类，目前在部分耗电量较低的便携式电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池，而在笔记本电脑、手机、PDA、数码相机等耗电量较大的电子产品中则使用可充电的二次电池，即锂离子电池。 与镍镉和镍氢电池相比，锂离子电池具备以下几个优点： 1.电压高，单节锂离子电池的电压可达到3.6V，远高于镍镉和镍氢电池的1.2V 电压。 2.容量密度大，其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5 倍。 3.荷电保持能力强（即自放电小），在放置很长时间后其容量损失也很小。 4.寿命长，正常使用其循环寿命可达到500 次以上。 5.没有记忆效应，在充电前不必将剩余电量放空，使用方便。 由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。 下页中的电路图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。 如图中所示，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些
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
铅酸蓄电池剩余容量测试方法 1、容量的定义 铅酸蓄电池的容量即电池的放电能力，指的是当电池在一定的条件下进行放电，外界可以从电池中获取的容量，人们一般用安时数来表示，即AH，符号是C。 2、铅酸蓄电池容量的分类 铅酸蓄电池的容量分为额定容量、理论容量、实际容量。 1)额定容量 额定容量指的是在铅酸蓄电池设计和生产的时候，厂家规定在一定放电条件下，电池能放出的最低限度的电量。 2)理论容量 理论容量指的是按照理论计算，参照化学反应方程式以及电解液中每种化学物 质的含量，假设电池中的所有化学物质在电池放电时全部参加化学反应，所有 化学物质消耗完所计算得到的容量。 3)实际容量 实际容量指的是在实际的电池放电中，电池放电放到规定条件时所释放的电量。 实际容量达不到理论容量，与铅酸蓄电池使用的次数多少、使用时间的长短有 关。电池使用越多，时间越久，实际容量就会越少。 一般铅酸蓄电池放出1A的电量，其正极的二氧化铅就会被消耗掉4.463g 左右，负极的海绵状铅就会被消耗掉3.866g左右，电解液中的硫酸就会被消耗 掉3.660g左右。 3、放电率和放电终止电压 在讲电池容量的时候，首先，有必要来了解一下与铅酸蓄电池有关的两个重要参数。即放电率和放电终止电压。 1)放电率 放电率指的是铅酸蓄电池在一定条件下放电电流的大小，有电流率和时间率之分。电流率指的是对额定容量不同的铅酸蓄电池间的放电电流的比较， 。时间率指的是铅酸蓄一般用10小时率来作为电流率的标准，表示符号为I 10 电池在一定的放电条件下，电池放电放到电池的终止电压时止的时间长短。 2)放电终止电压 放电终止电压指的是铅酸蓄电池在一定的温度下（例如25℃），用一定的
锂电池基础知识100问
11、什么是电池的容量？ 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh）。 12、什么是电池内阻？ 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压？ 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左右，通过电池的开路电压，可以判断电池的荷电状态。 14、什么是工作电压？ 又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电池，充电时则与之相反。Li-ion 的放电工作电压在3.6V左右。 15、什么是放电平台？ 放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。 16、什么是（充放电）倍率？时率？ 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh为1C（1倍率），300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推. 时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推. 17、什么是自放电率？ 又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。 注：电池100%充电开路搁置后，一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天。可允许电池有容量损失。 18、什么是内压？
锂电池保护板的主要参数 锂电池保护板主要由保护IC和MOS管构成 （1）保护IC主要参数 1) 封装 2) 过充电压 3) 过充释放电压 4) 过放电压 5) 过放释放电压 6) 耐压 (2) MOSFET主要参数 1) N沟、P沟 2) 内阻 3) 封装（TSSOP8 <简称薄片> 、SOP8<简称厚片>、SOT23-6等） 4) 耐电流 5) 耐电压 6) 内部是否连通 锂电池保护板的工作原理 锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,保护板有两个核心部件：一块保护IC，它是由精确的比较器来获得可靠的保护参数；另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关，执行保护动作。下面以D W01 配MOS管8205A进行讲解: 激活保护板的方法：当保护板P+、P-没有输出处于保护状态，可以短路B-、P-来激活保护板，这时，Dout、Cout均会处于低电平（保护IC此两端口是高电平保护，低电平常态）状态打开两个MOS开关。 1.锂电池保护板其正常工作过程为: 当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。 2.保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使
电池保护电路工作原理 随着科技进步与社会发展，象手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及，这类产品中有许多是采用锂离子电池供电，而由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块电路板，不少人对该电路的作用不了解，本文将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。 锂电池分为一次电池和二次电池两类，目前在部分耗电量较低的便携式电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池，而在笔记本电脑、手机、PDA、数码相机等耗电量较大的电子产品中则使用可充电的二次电池，即锂离子电池。与镍镉和镍氢电池相比，锂离子电池具备以下几个优点： 1.电压高，单节锂离子电池的电压可达到3.6V，远高于镍镉和镍氢电池的1.2V 电压。 2.容量密度大，其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5 倍。 3.荷电保持能力强（即自放电小），在放置很长时间后其容量损失也很小。 4.寿命长，正常使用其循环寿命可达到500 次以上。 5.没有记忆效应，在充电前不必将剩余电量放空，使用方便。 由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。 下页中的电路图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。 如图中所示，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下： 1、正常状态
充电电池容量测试仪实现方案 电池容量是衡量电池质量的重要指标。充电电池的容量测试有很多的方法。可以依据电池的放电曲线，进行短时间放电，从而粗略得出电池容量。这种方法最大的优点是快速，但是充电电池的放电曲线并不具有普遍性，很多劣质电池放电初期电压也很平稳，一旦进入中后期，电压下降非常迅速，所以采用这种方法得出的结论将非常不准确的。 最可靠最准确无误的还是以标准电流放电，全程测量实际放电时间的方式。不同的放电电流，充电电池最终能够释放出的电量是不同的，有一定的差距。蓄电池的容量标注都是有统一标准的。目前使用最多的是10小时率放电容量与20小时率放电容量两种。10小时率放电容量就是电池以恒定电流放电，至电量耗尽放电时间能够维持10个小时左右，这个电流就被称作10小时率电流(衡量电量用尽的标准，不能以电池放电端电压降低到零为准。电池过度放电，会导致电池容量减少，无法恢复，乃至提早损坏、完全失效。所以每种电池放电终止电压都有严格的规定，这个可以查阅相关资料。 过度放电与过度充电是造成充电电池不能达到使用年限、提前报废的主要原因)。实时放电的测量方法最大的缺点就是费时费力，因为耗时久这样测量精度也很容易受到各种外部因素的影响。测量过程中如果用10小时率电流持续放电时间至少都要在5个小时以上，作这样长时间的测试更需要足够的耐心与精力以及充裕的时间。科技的发展是非常迅速，今天单片机已经非常普及了。通过单片机程序控制对放电时间，深度进行自动化控制，就很容易精准测出电池的实际容量，实现整个过程的自动控制。模拟实际放电测量容量的方法虽然对能源有一点浪费，但是对于1A、2A以下的小容量充电电池还是完全可行的，对大容量电池进行抽样检查也是很有必要。 下面介绍的电池容量测试仪采用89S51作为控制芯片，图1就是硬件的电路原理图。 图1 硬件的电路原理图 这个电池容量测试仪由放电电路、单片机控制计时两个完全独立部分组合而成。单片机部分制作费时费力，而且市面上单片机已很普及，没必要亲手制作，随便找一片51单片机实验板就可以了。放电电路则是比较简单的，仅由四五只元件构成。单片机部分主要负责对放电时间计时，最终得到一组可靠的数据，用于电池性能的考量。 这种放电电路的实质就是一模拟可控硅。当我们将待测电池接入电路相应位置时，点按启动键，如果电池尚有余量，则电池两端放电电压将维持在设定值以上，三极管VT1就会瞬间饱和，电池通过电阻R2进行放电。这种电路有可靠精确陡峭的开关特性，VT1绝对工作于饱和截止两种状态之下。通过可调电阻对开关电路临界值(即充电电池放电终止电压)进行调节设定，便可适应于各种不同类型充电电池的全程保护放电。由于个人的应用不需要非常精准的测试结果，所以实际测试中电池模拟放电原则上还是以快些为好，只需要得到一个大致的电池容量。为了较快完成电池测试过程，这里的电路设计采用两小时率电流进行放电。通过对各种电池测量结果的横向比较，容量的差异还是显而易见的，以此作为衡量电池优劣的标准，就已经足够了。这里以1000mAH、1.2V规格镍氢电池测试为例，放电电流500mA就需要采用2Ω的放电电阻，电池终止放电电压应控制在1V以上。放电终止电压通过可调电阻R1来调节设定。普通可调电阻精度较差，且容易产生漂移，会导致设定好的终止电压随时间推移以及使用环境变化产生较大的波动。为了保证放电终止电压的精准且易于设定，R1可以使用3296系列精密可调电位器。3296多圈可调精密电位器的可调范围一般在50T，所以每圈的调节范围为2%，每转动一度，阻值变化大约0.005%，所以很容易调节获得一个精确、稳定的阻值。 终止电压的设定必须在实际放电过程中进行，负载电阻R2阻值变动，已经设定的终止电压也
锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.本文详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要 求. 近年来,PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池. 由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数.
保护电路图 该电路主要由锂电池保护专用集成电路ＤＷ０１，充、放电控制ＭＯＳＦＥＴ１（内含两只Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ）等部分组成，单体锂电池接在Ｂ＋和Ｂ－之间，电池组从Ｐ＋和Ｐ－输出电压。充电时，充电器输出电压接在Ｐ＋和Ｐ－之间，电流从Ｐ＋到单体电池的Ｂ＋和Ｂ－，再经过充电控制ＭＯＳＦＥＴ到Ｐ－。在充电过程中，当单体电池的电压超过４．３５Ｖ时，专用集成电路ＤＷ０１的ＯＣ脚输出信号使充电控制ＭＯＳＦＥＴ关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中，当单体电池的电压降到２．３０Ｖ时，ＤＷ０１的ＯＤ脚输出信号使放电控制ＭＯＳＦＥＴ关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，ＤＷ０１的ＣＳ脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制ＭＯＳＦＥＴ的导通压降剧增，ＣＳ脚电压迅速升高，ＤＷ０１输出信号使充放电控制Ｍ
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.
FUEL GAUGE 电池电量检测方法及原理锂电池具有高存储能量、寿命长、重量轻和无记忆效应等优点，已经在现行便携式设备中得到了广泛的使用，尤其是在手机、多媒体播放器、GPS终端等消费类电子设备中。这些设备不但单纯地只是支持单一的通讯功能，还支持流媒体播放和高速的无线发送和接收等等功能。随着越来越多功能的加入且要获得更长单次充电的使用时间，便携式设备中锂电池的容量也不断地增大，以智能手机为例，主流的电池容量已经800mAH增长到现在1500mAH，并且还有继续增长的趋势。 随着大容量电池的使用，如果设备能够精确的了解电池的电量，不仅能够很好地保护了电池，防止其过放电，同时也能够让用户精确地知道剩余电量来估算所能使用的时间，及时地保存重要数据。因此，在PMP和GPS中，电量计不断加入到设备中，并且电量计也在智能手机中得到了应用，尤其是在一些Windows Mobile操作系统的智能手机中，如图1所示，电池电量的显示已由原来的柱状图变为了数字显示。 本文介绍和比较三种种不同电量计的实现方法，并且以意法半导体的STC3100电池监控IC为例，在其Demo实现了1%精度的电池精度计量。 （a）柱状图电量显示（b）数字精确电量显示 图1 Windows Mobile 手机中电量计量 1，电量计的实现方法和分类。 据统计，现行设备中有三种电量计，分别是： 直接电池电压监控方法，也就是说，电池电量的估计是通过简单地监控电池的电压得来的，尽管该方法精度较低和缺乏对电池的有效保护，但其简单易行，所以在现行的设备中得到最广泛的应用。然而锂电池本身特有的放电特性，如图2所示。不难从中发现，电池的电量与其电压不是一个线性的关系，这种非线性导致电压直接检测方法的不准确性，电量测量精度超过20%。电池电量只能用分段式显示，，如图1.a所示，无法用数字显示精确的电池电量。手机用户经常发现，在手机显示还有两格电的时候，电池的电量下降得非常快，也就是因为这时候电池已经进入Phase3。 图2 锂电池放电曲线