锂离子电池作为新能源汽车、储能系统等领域的核心部件,其在高低温、湿热、温度冲击等气候环境下的可靠性需通过试验验证。但试验过程中,电池可能因温度应力、电解液分解或内部短路引发热失控、泄漏等风险,因此明确安全注意事项是保障试验顺利开展的关键。
试验前的样品评估与准备
样品外观需先检查:无破损、漏液或鼓包的电池才能参与试验,破损电池在温度变化中易加速电解液泄漏,引发腐蚀或火灾。荷电状态(SOC)要控制在50%±10%(参考IEC 62133标准),满电会增加内部压力,低电可能导致负极析锂,均提升安全风险。
样品固定需用绝缘耐高温装置,比如聚四氟乙烯支架或硅胶绑带,避免金属夹具接触电池正负极引发短路,同时防止试验中电池移位碰撞——若电池在温度冲击中掉落,可能因撞击导致极片开裂。
试验设备的安全验证
设备温度均匀性要校准:高低温箱内温度差≤2℃(GB/T 2423.1标准),避免局部过热触发电池热失控;湿热箱湿度传感器精度需确认,防止湿度超标引发电解液吸水分解(产生HF等有害气体)。
压力释放与防爆装置不能少:高低温箱要有自动防爆门(内部压力超1.2倍大气压时触发),湿热箱装压力调节阀,防止箱体变形。气体检测系统需调试:箱内装CO、VOC及HF传感器,CO超50ppm启动通风,HF超1ppm立即停试验撤离。
设备接地要有效:金属外壳连专用接地端子(接地电阻≤4Ω),避免静电累积引发电池元件击穿或火花点燃泄漏气体。
试验参数的合理设定
温度变化速率≤5℃/min(IEC 62660标准),过快会让电池内部材料热膨胀差异大,导致极片开裂或隔膜破损。湿度≤95%RH,避免结露——水珠附着电池表面可能渗入内部短路。
循环次数按目的定:寿命验证不超500次(超次数会让活性物质疲劳容量骤降),可靠性验证按产品标准(如新能源汽车电池100次循环)。负载电流模拟实际场景,0.5C~1C(C为容量),过载会让电池产热过多,10分钟内温度超80℃。
试验过程的实时监控
监控参数要全:电池表面温度、环境温度、电压、电流、气体浓度。正常时10分钟记录一次,异常(如温度超60℃、电压降0.1V/min)加密到1分钟一次。用远程监控(摄像头或传感器联网),避免人员长时间在设备旁,同时专人值守不能离岗。
异常数据立即处理:温度骤升10℃以上、电压骤降0.5V以上,说明内部短路或隔膜破,立即停试验取样品放防爆箱。
异常情况的应急处置
温度超80℃,关加热开冷却;超100℃打开防爆门用灭火毯盖电池。电压骤降到2.0V以下,用绝缘夹具取电池放惰性气体防爆箱。
气体报警时,启动通风撤离上风处;火灾用CO2或专用电池灭火器,别用水或泡沫——锂遇水产氢气易二次爆炸,泡沫阻碍散热。
试验人员的个人防护
戴防热手套(耐高温150℃,如芳纶)、护目镜、防腐蚀防护服,处理泄漏用带HF滤盒的防毒面具。禁止金属工具碰电池正负极,禁止单独操作高风险试验,两人在场(一人操作一人监护)。
定期练应急:会用灭火器(CO2的“提拔握压”)、处理泄漏、疏散——每季度一次演练。
试验后的样品处理
样品自然冷却到室温,别用冷水冲——骤冷会让内部应力大,极片脱落。检查外观(变形、漏液)、电压(3.0~3.8V)、内阻(比试验前大20%以上要报废)。
报废电池放防爆收集箱,交有资质机构处理,别混生活垃圾。试验箱用酒精擦内部,通风30分钟排净有害气体。
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