过充电 (电芯及单元组)检测
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发布时间:2025-07-05 20:04:59 更新时间:2025-07-04 20:04:59
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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过充电检测是针对电池电芯(cell)和单元组(module group)的关键安全测试,它评估电池在充电超过额定电压时的耐受能力和失效风险。随着锂电池在电动汽车、便携式电子设备、储能系统等领域的广泛应用,过充电成为引发热失控(thermal runaway)的主要原因之一——可能导致电池膨胀、气体释放、起火甚至爆炸。因此,这项检测不仅关乎产品性能,更直接关联用户安全和环境风险。在检测中,电芯指单个电池单元(如18650或21700电芯),单元组则指多个电芯组成的模块(如汽车电池包中的子单元组)。通过模拟实际应用中的充电异常场景,可以识别设计缺陷、材料稳定性问题,并为改进电池保护电路提供依据。本检测广泛应用于研发、生产和认证阶段,是国际电池安全标准的核心内容之一。
过充电检测的具体项目旨在监控电池在超压充电条件下的物理、化学和电学变化。关键项目包括:充电电压和电流的实时监控(确保超过额定电压的幅度,如额定电压的1.5倍);温度变化(检测热积累,防止热失控);压力变化(通过压力传感器监测电池外壳膨胀或破裂风险);气体释放分析(识别有害气体如一氧化碳或氢气的产生);以及失效模式评估(如短路、起火或爆炸的发生时间)。这些项目帮助量化电池的安全裕度,确保单元组在复杂环境下(如温度波动)也能保持稳定。
进行过充电检测需要高效精准的仪器设备,以确保数据可靠性和测试安全性。主要仪器包括:电池充放电测试系统(如Arbin 或 Maccor 设备,用于精确控制充电电压和电流);温度传感器和红外热像仪(实时监测电芯和单元组的温度分布);电压/电流传感器(如高精度万用表或数据采集卡);压力测试仪(用于检测电池外壳的压力变化);气体分析仪(如气相色谱仪,分析过充电中释放的气体成分);以及数据记录系统(集成软件如LabVIEW,用于同步采集和分析所有参数)。这些仪器在受控实验室环境中运行,配备安全隔离装置以防止意外事故。
过充电检测方法采用标准化实验流程,确保结果可重复。典型方法步骤包括:首先,将电芯或单元组置于恒温环境中(如25°C),连接测试仪器并初始化参数(如额定电压设定)。然后,启动过充电程序(以恒定电流充电至目标电压,如额定电压的150%-200%),持续监控电压、电流和温度变化。在测试期间,实时记录数据点(如每5秒采样),并观察失效迹象(如温度暴增至80°C以上或压力骤升)。测试结束后,进行失效分析(如解剖电池检查内部结构损伤)。为模拟真实场景,方法可包括多循环测试或结合环境应力(如高低温交替),单元组检测还需评估电芯间的交互影响(如热扩散)。
过充电检测遵循严格的国际和行业标准,确保测试的一致性和权威性。核心标准包括:IEC 62133(针对便携式电池的安全要求,规定了过充电测试的电压限值和失效判据);UL 1642(锂电池安全标准,定义了过充电测试程序和合格标准);GB/T 31241(中国移动电源用锂电池安全规范,详细说明测试条件和方法);以及UN 38.3(运输安全测试,包含过充电作为强制项)。这些标准要求测试电压设置(如IEC指定为最大充电电压的125%)、持续时间(通常1-2小时)和通过标准(如无起火、无爆炸、温度不超过限值)。认证机构(如或UL)依据这些标准进行审核,确保电池产品安全上市。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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