鋰離子電池作為便攜式設(shè)備應(yīng)用廣泛的電源，具有能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點。
在小型鋰離子電池在消費電子領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位之后，大型鋰離子電池得到發(fā)展，進(jìn)軍汽車和電網(wǎng)應(yīng)用。
鋰離子電池的應(yīng)用帶來火災(zāi)事故和爆炸事故，電池化學(xué)領(lǐng)域的許多研究人員從化學(xué)角度研究和分析了各種條件下電池失效的原因。
根據(jù)這些研究，不斷改進(jìn)電池組件：開發(fā)各種陽極和陰極材料以提高化學(xué)穩(wěn)定性；多層分離器旨在限制熱失控；在電解液中引入適當(dāng)?shù)奶砑觿┮宰柚够瘜W(xué)反應(yīng)或使電池本身放電以在不影響正常充電的情況下減輕過充電風(fēng)險等。
還改進(jìn)了制造和組裝技術(shù)以降低缺陷概率。
電池組件的詳細(xì)物質(zhì)和電池組裝的質(zhì)量，這對電池的安全性有很大影響，對于操作電池儲能系統(tǒng)的電氣工程師來說仍然不清楚。
需要介紹鋰離子電池的原理，從而對鋰離子電池帶來的風(fēng)險和產(chǎn)生風(fēng)險的原因有一個基本的認(rèn)識。
鋰離子電池單體濫用測試： 實際上，鋰離子電池的失效是一個綜合過程，可以從上述任何一種放熱反應(yīng)開始，到電池本體膨脹、電解液泄漏、放氣、起火、爆炸等不同危險結(jié)束。
為評估商用鋰離子電池的安全水平，根據(jù)UL和IEC的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計了機械、電氣和熱方面的濫用測試項目對于用于電網(wǎng)應(yīng)用的鋰離子電池儲能系統(tǒng)，袋式或棱柱式設(shè)計的大電池。
電池?zé)釣E用測試方法： 目標(biāo)電池在溫度室中加熱，箱內(nèi)環(huán)境溫度設(shè)定為130℃，升溫速率為5℃/min。
箱內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到130℃后，保溫10min，對樣品進(jìn)行觀察。
在此溫度下，SEI失效、隔膜熔化和電解液氣體壓力升高帶來了潛在風(fēng)險。
測試后，未觀察到被測電池單體的漏液、排氣和電壓下降。
被測電芯沒有發(fā)生熱失控。
從圖2可以看出，棱柱型和袋型電芯均出現(xiàn)了胞體膨脹現(xiàn)象。
身體膨脹可能是由蒸發(fā)的電解質(zhì)引起的。
被測體膨脹率取決于電解液中低沸點溶劑的量。
而確切的數(shù)量和比例用戶并不清楚。
根據(jù)觀察，可以得出圖2（c）所示的袋型樣品比圖2（b）中的袋型樣品具有更好的性能，這表明具有更高的安全等級。
圖 2 (a) 中的棱柱型樣品由于其厚度導(dǎo)致的高熱阻而表現(xiàn)出良好的性能。
電池針刺測試： 直徑5 毫米的釘子以 20 毫米/秒的速度刺入樣品，在 1 分鐘后將其拉出。
在此測試條件下，可能會發(fā)生正負(fù)極材料直接接觸造成的內(nèi)部短路。
內(nèi)部短路帶來的熱量可能導(dǎo)致電池組件發(fā)生分解反應(yīng)。
在測試過程中，所有棱柱型電池都觀察到電解液噴濺和嚴(yán)重的排氣現(xiàn)象。
一個電池的測量電壓和表面溫度如圖3（a）所示。
曲線顯示內(nèi)部短路的發(fā)生導(dǎo)致存儲能量的釋放和電池電壓的下降。
由于釋放的能量，溫度上升到130 8 ℃。
表面溫度下降到一個相對安全的范圍內(nèi)，這意味著沒有發(fā)生放熱連鎖反應(yīng)，避免了測試后的熱失控。
對于軟包電池，除五個樣品之一外，在測試過程中未發(fā)現(xiàn)溫度升高、電解液噴濺或氣體排放。
在圖 3 (b) 中，繪制了有問題的測量電壓和表面溫度。
部分儲存的能量通過內(nèi)部短路釋放。
電解液釋放的氣體使電池本體膨脹，并在穿透區(qū)正負(fù)極材料與隔膜之間形成隔離層，從而終止內(nèi)部短路。
這種不完全的內(nèi)部短路只導(dǎo)致電池電壓略有下降，峰值溫度為90。
5℃。
隨著電池表面溫度的下降，測試后沒有出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。
如圖4(a)所示，棱柱型電池的排氣保護(hù)是由于內(nèi)部壓力高而觸發(fā)的。
對于袋型電池，可以觀察到身體膨脹，如圖 4（b）所示。
通常，與方形電池相比，軟包電池顯示出更高的安全水平。
電池過充測試： 樣品以 0.05 C 的電流過充電。
一旦電池電壓達(dá)到 5 V 或充電時間達(dá)到 30 分鐘，測試結(jié)束。
1C定義為電芯在1小時內(nèi)完全放電的電流速率，對于容量為40Ah的電池來說，1C等于40A。
對于所有測試樣品，沒有觀察到電解質(zhì)泄漏、排氣或其他危險。
測試后可觀察樣品的身體膨脹。
根據(jù)測量的電池電壓、環(huán)境溫度和電池表面溫度如圖 5 所示，可以得出沒有發(fā)生熱失控現(xiàn)象的
外部短路測試： 樣品電極之間連接電路接觸器，短路電阻設(shè)置為5mΩ。
在試驗初期，發(fā)現(xiàn)電纜或接觸器著火，如圖6所示。
之后的試驗選用了電流為1 500 A的電纜和接觸器，以避免試驗回路發(fā)生火災(zāi)。
所有棱柱型樣品以及部分袋型樣品在測試過程中都發(fā)現(xiàn)了本體膨脹、電解液泄漏和排氣現(xiàn)象。
測試電路接觸器閉合后，電池表面溫度升至 100°C 左右。
隨著溫度的升高，電池體膨脹（如圖7，A區(qū)），電解液中釋放出氣體（如圖7，B區(qū)），電解液泄漏（如圖7，C區(qū)） . 后，發(fā)生劇烈的電解液排氣（如圖7，D區(qū)）。
根據(jù)前面介紹的電解液，排出的氣體和電解液是可燃的。
大約 10 分鐘后，電池表面溫度開始下降。
測試期間和測試后沒有發(fā)生火災(zāi)或爆炸。
沒有發(fā)生熱失控現(xiàn)象。
正極集電器立即熔化，終止了外部短路。
在大多數(shù)袋型樣品和一個棱柱型樣品中觀察到該現(xiàn)象。
圖 8 表明，棱柱型樣品的熔化比袋型樣品的熔化更嚴(yán)重。
圖 8 中的金屬火花從正極集電器中飛濺出來。
這些金屬火花會點燃排出的氣體或泄漏的電解液，引起火災(zāi)。
商通檢測提供電池的相關(guān)測試認(rèn)證服務(wù)：運輸和電池運輸?shù)?UN 38.3 測試：1.熱測試2.高空模擬3.沖擊試驗4.影響5.耐振性6.外部短路7.過充8.強制放電根據(jù) IEC 62133-1 安全要求對用于便攜式應(yīng)用的便攜式密封二次電池（以及由其制成的電池）進(jìn)行的測試 – 第 1 部分：鎳系統(tǒng)根據(jù) IEC 62133-2 安全要求對用于便攜式應(yīng)用的便攜式密封二次電池（以及由其制成的電池）進(jìn)行的測試 – 第 2 部分：鋰系統(tǒng)IEC 60086 原電池測試根據(jù) IEC 62619 對工業(yè)用電池進(jìn)行測試UL 1642 鋰電池測試IEC 61960-3棱柱形和圓柱形鋰二次電池和由其制成的電池的測試根據(jù)客戶具體要求進(jìn)行測試CB 認(rèn)證（例如根據(jù) IEC 62133）
