专利名称：：用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法
技术领域：
：本发明用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法属于电池领域，尤其是关于一种锂二次电池的安全性测试方法。
背景技术：
：近年来，随着锂二次电池向着小体积、高能量密度、高功率、高倍率的发展,锂二次电池己被在多领域及其广泛的应用，如移动电话、无线设备、笔记本、仪器仪表、报警、玩具、�？�、摄像机、航空、航天、航海、计算机、通讯、电动设备、游戏机、家用电器等等。同时电池的安全性问题也日益突出，安全问题也越来越受到倍加的重视。例如高能量密度、高功率、高倍率的锂二次电池及电池组在电动工具、电动玩具、便携式充电工具、应急充电电源等方面的应用，因为各种滥用，如受到过充电、过放电、直充电、反充电、短路、高温等情况下都能发生起火、爆炸等安全问题而对使用者造成危险。所以为了使锂二次电池安全地进入市场，电池在投入市场前都需要进行一系列的安全性能测试，以此来判断产品是否合格。检测技术、检测手段则显得尤为重要。随着各种安全测试机构的测试方法和检测标准的出台，电池的安全测试方法越来越多，形成了越来越多的规范。目前现有的主要电池安全性能测试有电气测试(包括持续充电、过充电、强制放电、短路等)，机械测试(包括挤压、针刺、重物冲击、振动、自由跌落等)，环境测试(包括高温烘烤、高温贮存、低气压、热冲击循环、恒定湿热、浸水等)。目前现有的主要锂电池的测试标准有美国UL1642，UL2054等；欧洲IEC60086，IEC62133，IEC61959，IEC60950，电池指令等；中国国标GB/T18287，GB8897.4,军标GJB447，GJB2374;日本JIS8712，JIS8714等，此外还有IEEE1625，IEEE1725以及对以上标准和指令进行了新的修订形成的标准和指令等。以上标准和指令中都详细规定了电池的测试方法和要求，规定了过充、过放、反充的电流电压条件。尽管测试方法和测试标准很多，且电池在出厂前要使用上述多种测试方法进行安全性测试和评估，和加各种保护电路加以保护，以保证电池的使用安全，但是仍然还有一部分电池在实际使用过程中发生冒烟、起火、爆炸等安全事故。究其原因，在保护电路失灵的情况下，电池在滥用的情况下或错误的充电过程中，电池仍然存在不安全因素，尤其在玩具和便携式充电电源的应用上体现更加明显。现在玩具和便携式充电电源较多地使用碱性电池或电池组做锂二次电池的充电电源，最恶劣的过充和反充的条件是接错线，避开了保护板的保护，碱性电池或电池组直接对锂二次电池充电或反充。这说明现有标准规定的各种方法联合使用仍然还不能充分反映电池的安全性。真正性能安全的电池应该在任何条件下都不发生起火、爆炸等安全事故，必须在任何条件下都绝对安全。因此，要保证锂二次电池在任何使用条件下的安全性，则必须模仿使用的情况，提高其安全测试条件。
发明内容本发明的目的是为了克服现有技术中锂二次电池安全性检测方法和条件还不能充分反映电池耐过充、耐过放安全性能的缺点，提供一种更能充分反映锂二次电池安全性的电池安全性测试方法。本发明提供了一种锂二次电池安全性测试方法，该方法包括将碱性电池或电池组与被测试安全性能的锂二次电池或电池组直接串联而形成充电或放电(或反充电)回路，使碱性电池或电池组给被测试安全性能的锂二次电池或电池组强制充电或过放电(或反充电)。其中，充电回路中碱性电池或电池组的电压必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压；放电(或反充电)回路中碱性电池或电池组的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量。碱性电池或电池组包括碱性锌-锰电池、镉镍电池、氢镍电池、锌镍电池，或其电池组，不限于此。本发明提供的锂二次电池安全测试方法，在充电回路中，由于使碱性电池或电池组的电压大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压，使得碱性电池或电池组以最大电压并无限制性最大电流强制给被测试安全性能的锂二次电池或电池组充电，使得电池在过充电测试中，作用到电池上的电压和通过电池的电流大大增强，因而具有比目前标准中规定的过充电有更强的过充效果和破坏效果，更真实地反映电池的实际安全性能，更大程度地降低锂二次电池的安全隐患。本发明提供的锂二次电池安全测试方法，在放电(或反充电)回路中，由于回路中并无电阻等用电电子等器件产生电阻，使得串联电路形成一个短路的回路，并使得碱性电池或电池组以最大电压并无限制性最大电流加强给被测试安全性能的锂二次电池或电池组过放电，所以在过放电(或反充电)测试中，作用到锂二次电池上的短路电流大大增强，放电后直到被测试安全性的锂二次电池的电量放为零。由于碱性电池或电池组的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量，碱性电池或电池组将继续给被测试安全性能的锂二次电池或电池组施加反向电压给锂二次电池反充电，因而具有比目前标准中规定的过放电有更强的破坏效果，更真实地反映锂二次电池的实际安全性能，更大程度地降低锂二次电池的安全隐患。将碱性电池或电池组与被测试安全性能的锂二次电池或电池组直接串联而形成充电或放电回路，使碱性电池或电池组给被测试安全性能的锂二次电池或电池组强制充电或过放电，其特征是充电回路中碱性电池或电池组的电压必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压；放电回路中碱性电池或电池组的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量。充电回路中碱性电池或电池组的电压是被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压的115倍。放电回路中碱性电池或电池组的容量是被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量的1~120倍。充电回路或放电回路中连接的电流回路的总电阻小于100mQ。连接电流回路中所有电子器件的阻值和小于65mQ。连接电流回路中所有线径的最大承载电流值是回路中产生最大电流的1.5~5倍，线径电阻小于35mQ。因而本发明提供的方法也比传统的过充电法和恒流恒压源过充电法更能真实的反映锂二次电池在实际使用时的安全性。本发明提供的方法能更大程度地发现锂二次电池的安全隐患，保障锂二次电池的使用安全性能，并且操作简单、方便、可靠、易于实现。附图1是本发明提供的安全性测试方法中碱性电池或电池组与被测试安全性能的锂二次电池或电池组直接串联而形成的充电回路示意图。附图2是本发明提供的安全性测试方法中碱性电池或电池组与被测试安全性能的锂二次电池或电池组直接串联而形成的放电(或反充电)回路示意图。具体实施例方式如附图1所示，本发明提供的锂二次电池安全性测试方法包括将碱性电池或电池组11与被测试安全性能的锂二次电池或电池组12直接串联而形成充电或放电回路，使碱性电池或电池组11给被测试安全性能的锂二次电池或电池组12强制充电或过放电。其中，充电回路中碱性电池或电池组ll的电压必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组12的电压；放电回路中碱性电池或电池组的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量。所述碱性电池或电池组11是各种不同正负极材料制造而成的电池，只要是碱性电池即可。所述的碱性电池可以是单个电池也可以是多个电池串联或并联或者是由串联和并联而组成的组合电池组，为了便于测试，本发明优选的是使用碱性锌-锰干电池连续串联而组成的干电池组，更优选电池组由4~20节串联而成，即电压为被测试锂二次电池或电池组电压的115倍。本发明优选的是使用碱性锌-锰干电池串联后的容量大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组22的容量，更优选的是串联碱性电池组21的容量是被测试安全性能的锂二次电池或电池组22容量的广120倍。本发明对充电和放电的定义沿用常规的充放电定义。对于任意给定的碱性电池或电池组形成的直流电源和被测试安全性能的锂二次电池或电池组所形成的电流回路，均可按照共知的电路方法判断充放电电路，其判断的过程在此不再赘述。为了保证电路回路中的电阻值足够�。痉⒚魈峁┑姆椒ǘ粤拥牡缌骰芈酚叛。叛〉氖侵富芈分形薜缱璧扔玫绲缱拥绕骷缱瑁缏分械牧涌�13、电流表14均无电阻或电阻足够�。叛〉氖瞧涞缱韬托∮�65mQ。本发明提供的方法还优选了连接电路的导线的线径，线径保证足够大，以保证导线能支撑回路中产生的最大电流并且还不影响最大电流的产生，更优选的是线径的最大承载电流值是回路中产生最大电流的1.55倍，线径电阻小于35mQ。为了保证被测试安全性能的锂二次电池或电池组12对测试环境的要求，保证其过程中散热的一致性，便于与常规的测试的环境相一致，本发明测试的环境在常温常压下进行，优选的是温度25°C±5°C，相对湿度60%±15%，大气压力86106Kpa。与常规的各种电池安全性测试方法一样，在测试前先对电池充电到3.0~4.2V，优选的是3.8~4.0V，然后在用本发明所述的安全性测试方法进行安全性测试。在测试中，如果电池冒烟、起火或爆炸，则认为该电池未通过测试即不合格；否则视为通过测试即合格。本发明所述的被测试锂二次电池可以是各种型号的锂二次电池、电池块、电池组，例如可以是软包装锂二次电池、方形锂二次电池、纽扣锂二次电池、圆柱形锂二次电池、聚合物锂二次电池或其他形状锂二次电池。如附图2所示，本发明提供的锂二次电池安全性测试方法包括将碱性电池或电池组21与被测试安全性能的锂二次电池或电池组22直接串联而形成放电(或反充电)回路，使碱性电池或电池组21给被测试安全性能的锂二次电池或电池组22强制过放电(或反充电)。其中，充电回路中碱性电池或电池组的电压必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压；放电(或反充电)回路中碱性电池或电池组21的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组22的容量。下面结合具体的实施例对本发明进行详细描述。实施例1取市售601417HS15QC型3.7V60mAh安全性锂二次电池，去掉保护线路和外壳，得到6毫米(厚)X14毫米(宽)X17毫米(高)的锂二次电池电芯，对所得电池电芯进行3.9V恒压充电后，将6节1.5V的5tt全新碱性电池(本实验选用商标品牌金霸王)串联，然后按照图1的方式接好电路。闭合开关13，测试开始，该试验中电流表显示最大值为6A士0.5A(即约100ItA)。测试直到电池冒烟、起火或爆炸或充电时间为90分钟(min)，或电池表面温度稳定(45min内温差《2°C)时停止测试，如果电池冒烟、起火或爆炸，则为不合格，否则为合格。测试后的结果见下表l。实施例2取市售601417HS15QC型3.7V60mAh安全性锂二次电池，去掉保护线路和外壳，得到6毫米(厚)X14毫米(宽)X17毫米(高)的锂二次电池电芯，对所得电池电芯进行3.9V恒压充电后，将6节1.5V的5附咸性电池串联，然后按照图2的方式接好电路。闭合开关23，测试开始，该试验中电流表显示最大值为小于16A(即约267ItA)。直到电池冒烟、起火或爆炸或放电(或反充电)时间大于90min停止测试，如果电池冒烟、起火或爆炸，则为不合格，否则为合格。测试后的结果见下表l。对比例1与实施例1对比，按标准测试方法将601417HS15QC型3.7V60mAh电池充满电，将电池电芯接于电池检测设备的夹具上，在上位机上设置以180mA(即3ItA)恒流、IOV恒压充电，直到电池冒烟、起火或爆炸或充电时间为90min，或电池表面温度稳定(45min内温差《2°0时停止测试，如果电池冒烟、起火或爆炸，则为不合格，否则为合格。测试后的结果见下表l。对比例2与实施例1对比，按目前常用的检测方法，将601417HS15QC型3.7V60mAh电池电芯接于直流恒流稳压源的夹具上，用以6A(即100ItA)恒流充电，电压达到IOV后转为恒压充电，直到电池冒烟、起火或爆炸或充电时间为90min，或电池表面温度稳定(45min内温差《2'C)时停止测试，如果电池冒烟、起火或爆炸，则为不合格，否则为合格。测试后的结果见下表l。对比例3与实施例2对比，按目前强制放电的测试方法，将601417HS15QC型3.7V60mAh电池电芯接于电池检测设备(量程必须满足设置要求)的夹具上，在上位机上设置以0.2ItA(即12mA)恒流放电至终止电压3.0V，然后以lItA(即60mA)电流对电池电芯进行反向充电，直到电池冒烟、起火或爆炸或充电时间大于90min停止测试，如果电池冒烟、起火或爆炸，则为不合格，否则为合格。测试后的结果见下表l。对比例4与实施例2对比，用标准的短路测试法，将601417HS15QC型3.7V60mAh电池的正负极用电阻小于50mQ的外部铜导线直接连接，直到电池冒烟、起火或爆炸或短路持续90min或电池表面温度稳定(45min内温差《2'C)时停止测试。测试后的结果见下表l。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从上表1中可以看出本发明提供的方法测得电池的安全性的通过率要小于常规的过充电和过放电测试，从而说明本发明的安全性测试方法对锂二次电池的安全性提出了更高的要求，能更大程度地反映锂二次电池的安全性。权利要求1、一种用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法，将碱性电池或电池组与被测试安全性能的锂二次电池或电池组直接串联而形成充电或放电回路，使碱性电池或电池组给被测试安全性能的锂二次电池或电池组强制充电或过放电，其特征是充电回路中碱性电池或电池组的电压必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压；放电回路中碱性电池或电池组的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量。2、根据权利要求l所述的用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法，其特征是充电回路中碱性电池或电池组的电压是被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压的广15倍。3、根据权利要求l所述的用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法，其特征是放电回路中碱性电池或电池组的容量是被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量的广120倍。4、根据权利要求1所述的用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法，其特征是充电回路或放电回路中连接的电流回路的总电阻小于100mQ。5、根据权利要求1所述的用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法，其特征是连接电流回路中所有电子器件的阻值和小于65mQ。6、根据权利要求l所述的用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法，其特征是连接电流回路中所有线径的最大承载电流值是回路中产生最大电流的1.5~5倍，线径电阻小于35mQ。全文摘要本发明用碱性电池测试锂二次电池安全性的方法属于电池领域，该方法包括将碱性电池或电池组与被测试安全性能的锂二次电池或电池组直接串联而形成充电或放电(或反充电)回路，使碱性电池或电池组给被测试安全性能的锂二次电池或电池组强制充电或过放电(或反充电)，充电回路中碱性电池或电池组的电压必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的电压；放电(或反充电)回路中碱性电池或电池组的容量必须大于被测试安全性能的锂二次电池或电池组的容量。本发明提供的方法能更大程度地发现锂二次电池的安全隐患，保障锂二次电池的使用安全性能，并且操作简单、方便、可靠、易于实现。文档编号G01R31/36GK101387689SQ200810198978公开日2009年3月18日申请日期2008年9月28日优先权日2008年9月28日发明者易世明,曾石华,李小龙,赖晓强申请人:广州丰江电池新技术有限公司
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