锂聚合物电池过充安全性能测试

检测项目

电气安全性能：

• 过充电压阈值：4.5V±0.1V（参照IEC62133）
• 过充电流响应：2C恒流充电至失效（GB31241）
• 电压回滞特性：过充终止后24h电压降幅≤10%

热力学特性：

• 表面温升曲线：Tmax≥150°C触发热失控（JianCe1642）
• 热扩散速率：≥1°C/s温升持续10s判定失效
• 内部热点定位：红外热成像温差≥20°C

机械结构响应：

• 壳体膨胀率：三维形变测量≤15%（EN60086-4）
• 泄压阀开启压力：爆破片50kPa~2000kPa（UN38.3）
• 电解液泄漏量：过充后质量损失≤0.5g

气体行为分析：

• 产气总量：在线质谱检测＞5L/Ah（SAEJ2464）
• 可燃气体占比：H₂/CO浓度≥2%LEL
• 气体释放速率：0.5s内压力骤升≥50kPa

火灾风险评价：

• 明火持续时间：高速摄像记录＞60s失效
• 喷射距离：燃烧颗粒扩散半径＞1m（GB/T36276）
• 热辐射强度：距电池50cm处≥5kW/m²

电化学失效诊断：

• 隔膜闭孔温度：DSC测试120℃~140℃（ISO21748）
• 正极析氧温度：TG-MS联用检测＞180℃
• SEI膜分解焓变：量热扫描＞200J/g

环境适应性：

• 低温过充（-20℃）：电压波动幅值≤5%
• 高温存储后过充（60℃/7d）：容量衰减≥20%触发保护

保护系统验证：

• CID动作响应时间：过压后≤30ms断开（GB40165）
• PTC阻抗跃变：阻值增幅≥10³倍

模组级安全：

• 热蔓延阻断能力：相邻电芯ΔT≤100℃（GB38031）
• 总线绝缘电阻：过充后≥100MΩ（500VDC）

失效后分析：

• 内部短路阻抗：微欧计测量≤10mΩ
• 电极熔穿面积：CT扫描定量＞30%

检测范围

1.钴酸锂体系电池：检测重点为4.35V以上过充时钴离子析出引发的氧化反应，监控O₂释放速率及正极结构崩塌临界点

2.三元材料电池（NCM/NCA）：关注镍含量＞80%时晶格氧释放行为，量化4.4V~4.8V电压区间产热功率突变梯度

3.磷酸铁锂电池：验证3.8V过充电压下电解液分解主导失效模式，测定烷烃类气体燃点与压力累积关联性

4.锰酸锂体系电池：检测Mn²⁺溶出导致的隔膜导电桥接效应，评估4.3V过充时金属枝晶生长速率

5.钛酸锂电池：考核2.8V过充上限的电解液氧化稳定性，量化嵌锂态负极催化分解反应焓变

6.固态电解质电池：重点检测锂枝晶穿透临界电流密度（＞2mA/cm²），评估无机陶瓷/聚合物界面层失效压力阈值

7.高镍体系软包电池：监控铝塑膜封装强度退化，检测130℃热封层剥离引发的电解液蒸汽喷射

8.圆柱钢壳电池：验证CID+泄压阀双保护结构协同性，量化壳体屈服强度（≥300MPa）与内部压力动态平衡点

9.方型铝壳电池：检测防爆阀开启压力（0.8MPa~2.5MPa）与气体产生速率的匹配度，评估顶盖焊接缝熔深参数

10.异形电池：分析曲面结构对热分布的影响，检测弯折区集流体断裂导致的局部过热点形成概率

检测方法

国际标准：

• IEC62133-2:2017含碱性或非酸性电解液的二次单体电池和电池组的安全要求
• JianCe1642:2020锂电池安全标准
• UN38.3危险品运输测试和标准手册
• SAEJ2464:2009电动和混合动力电动汽车可充电储能系统安全滥用测试
• ISO12405-4:2014电动道路车辆锂离子动力电池包测试规范

国家标准：

• GB31241-2022便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范
• GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求
• GB/T36276-2018电力储能用锂离子电池
• GB40165-2021固定式电子设备用锂离子电池和电池组安全技术规范

方法差异说明：IEC62133规定过充测试采用1C恒流充电至2倍上限电压或5%容量增量，而GB31241要求2C电流充电至制造商规定上限的1.5倍；JianCe1642热失控判定以火焰贯穿纱布为基准，GB38031则要求电池箱体不被引燃

检测设备

1.电池测试系统：NewareBTS-5V300A（电压精度±0.05%FS，电流分辨率1μA）

2.绝热加速量热仪：THT公司ARCElite（升温速率0.02~25°C/min，压力范围0~200bar）

3.高速红外热像仪：FLIRX8580SC（帧频765Hz，热灵敏度20mK）

4.多通道气体分析仪：HORIBAPG-350（可同步检测H₂/CO/CO₂/C₁~C₃烃类，精度1ppm）

5.高速摄影系统：PhotronSA-Z（帧频20000fps，分辨率1024×1024）

6.压力爆发测试舱：定制化设计（耐压3MPa，压力采样率10kHz）

7.同步热分析仪：NETZSCHSTA449F5（TG-DSC同步测试，温度范围-150~1650℃）

8.激光位移传感器：KEYENCELK-G5000（测量精度0.02μm，采样频率392kHz）

9.质谱气体检测系统：PfeifferVacuumQMG220（检测限0.1ppm，扫描速度50amu/s）

10.工业CT扫描仪：尼康XTH225（分辨率＜1μm，电压225kV）

11.电池内部短路模拟器：BitrodeISC-200（短路电阻调节范围0.1~100mΩ）

12.环境模拟试验箱：ESPECPL-3KPH（温度范围-70~150℃，湿度控制±2%RH）

北检(北京)检测技术研究院【简称：北检院】

报告：可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期：7~15工作日，可加急。

资质：旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试：严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试：支持定制化试验方案。

售后：报告终身可查，工程师1v1服务。

以上是与"锂聚合物电池过充安全性能测试"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。