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【摩尔资讯】手机还是手雷?电池安全检测无小事!

4月30日,一名韩国网友在论坛上晒出了自己的三星S10 5G版手机自燃后的照片。从照片中可以看出,手机烧毁还是很严重的,幸运的是没有造成人员伤害。

消息传出以后,手机爆炸的问题自然又再一次引起了关注。除了在网络引发大量讨论外,55日,CCTV今日说法栏目播出了《爆炸的手机》,曝光了多起手机爆炸案件。

 

虽然节目只点名了三星,但这同样是对所有的厂商一个警醒,任何产品的第一要务是安全,对消费者的安全负责是任何厂商不可推卸的责任。为了保证出厂产品的安全性,出厂之前的安全检测是必不可少且不能马虎的,下面小编就带大家补充一下手机电池安全检测的一些知识点。

 

  1手机锂电池结构

手机电池类型

手机电池多以锂电池为主,锂电池 (Lithium Cell) 是指电化学有锂的最基本电化学单位, 包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物。锂电池分为2类:一是锂金属电池;二是锂离子电池。目前, 手机电池以锂离子电池为主, 同时, 锂离子电池也分为2:一类是锂离子电池, 使用较为普遍;另一类是锂离子聚合物电池。

 

锂离子电池工作原理

锂离子电池一般是使用正极材料、负极材料、尖水电解质、隔膜、外壳和电极引线的电池。

正极工作原理:

Li Co O2==Li (1-x) Co O2+XLi++Xe- (电子)

负极工作原理:6C+XLi++Xe-=Lix C6

充电电池总工作原理:Li Co O2+6C=Li (1-x) Co O2+Lix C6

锂电池爆炸的原因

1外部短路

外部短路可能由于操作不当,或误使用所造成,由于外部短路,电池放电电流很大,会使电芯的发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏,造成内部短路,因而爆炸。外部短路可能的工位:

1、上电芯未对好,造成正负极接触;

2、电芯在周转过程中打火;

3、用户在使用时正负极短路;

4、保护线路板失效。

2内部短路

由于内部产生短路现象,电芯大电流放电,产生大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,这样电芯就会产生高温,使电解液分解成气体,造成内部压力过大,当电芯的外壳无法承受这个压力时,电芯就会爆炸。内部短路的工位:

1、正负裁大片毛刺;

2、正负极分小片掉料;

3、正负极分小片毛刺;

4、负极铆焊未拍平,有毛刺;

5、卷绕不齐;

6、隔膜纸有砂眼;

7、压扁时压力太大;

8、组装短路电芯未检出;

9、组装微短路电芯下流;

10、激光焊短路电芯未检出;

11、烘烤时温度太高烘坏隔膜;

12、上部胶位置不对;

13、高温胶纸包住负极耳;

14、贴底部胶未完全包住底部。

3 过充

电芯过充电时,正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化,而放出的锂过多也容易无法插入负极中,也容易造成负极表面析锂,而且,当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。过充可能的工位:

1、预充时电流设置过大;

2、预充柜个别点电流过大;

3、电芯容量不足;

4、检测时电流设置过大;

5、检测时个别点电压偏大;

6、用户使用时充电器电压偏大。

4过放

电池正常放电至截止电压后,继续放电。由于负极中需要保持一定的锂离子才能保持结构的稳定,过放使更多的锂离子迁出,破坏了负极的稳定结构,造成负极不可逆的损坏 。甚至使负极铜箔溶解沉积到隔膜上,使正负极直接短路产生爆炸。

5水份含量过高

水份可以和电芯中的电解液反应,生产气体,充电时,可以和生成的锂反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。

6负极容量不足

当正极部位对面的负极部位容量不足,或是根本没有容量时,充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中,会析在负极的表面,形成突起状“枝晶”,而下一次充电时,这个突起部分更容易造成锂的析出,经过几十至上百次的循环充放电后,“枝晶”会长大,最后会刺穿隔膜纸,使内部产生短路。负极容量不足的工位:

1、正极来料容量偏高;

2、负极来料容量偏低;

3、正负极搅拌不均;

4、正极敷料量偏大;

5、正极涂布不均;

6、正极头尾部堆料;

7、负极涂布不均;

9、负极暗痕;

10、负极划痕;

11、负极凹点;

12、负极露箔;

13、负极颗粒;

14、负极压片时压死;

15、正负极分档配对错误;

16、负极包不住正极;

过充过程成为了导致锂离子电池发生不安全行为的危险因素:当发生过充时,由于发生了不可逆的化学反应,电能转变成热能,导致电池温度迅速升高,从而引发一系列的化学反应。尤其是当散热性较差时,往往导致比单纯的热冲击更严重的问题,可能发生电池起火,甚至爆炸。

锂电池安全检测标准:

从目前的标准可以看出,目前锂电池的各种标准主要从三个角度考察锂电池的安全及电性能:

对应标准

应用安全性能

(电芯、电池)

环境适应性能

(电芯、电池)

电性能

(电芯、电池)

GB/T 18287

1.热冲击

2.过充电

3.短路

4.重物冲击

5.过充电保护

6.过放电保护

7.短路保护

1.恒定湿热性能

2.振动

3.碰撞

4.自由跌落

1.0.2C5A放电性能

2.1C5A放电性能

3.高温性能

4.低温性能

5.荷电保持能力

6.循环寿命

7.贮存

IEC 61960

——

——

1.20℃放电

2.-20℃放电

3.高速率放电

4.荷电保持及恢复

5.长时间贮存

6.循环能力

7.ESD

8.内阻

IEC 60086-4

1.外部短路

2.强制放电

3.不正常充电

4.错误安装

5.过放电

1.低气压

2.温度循环

3.振动

4.冲击

5.撞击

6.挤压

7.自由跌落

8.温度冲击

——

IEC 62133

1.持续低速率充电

2.外部短路

3.强迫放电

4.高速率充电

5.过充电

1.振动

2.机械冲击

3.温度循环

4.自由跌落

5.热冲击

6.挤压

7.低气压

8.电池外壳应力

——

MITI(1962:No.85)

1stClause: Appendix 9

 

1.外部短路

2.强制内部短路

3.过充电保护

1.热冲击

2.挤压

3.跌落

——

UL 1642

1.外部短路

2.异常充电

3.强制放电

1.挤压

2.重锤冲击

3.热冲击

4.温度循环

5.机械冲击(碰撞)

6.低气压

7.振动

8.弹射

——

UL 2054

1.外部短路

2.异常充电

3.滥充电

4.强制放电

5.限功率测试

6.元器件温升

1.挤压

2.重锤冲击

3.热冲击

4.温度循环

5.振动

6.燃烧

7.机械冲击(碰撞)

8.跌落

9.250N挤压

10.外壳应力

11.外壳防火

——

其中,

GB/T 18287不仅包含了部分安全检测项目,还涵盖了性能测试;

IEC 61960主要侧重于锂电池的电性能测试;

IEC 62133和日本JIS C 8714要求侧重于产品使用安全和环境适应性安全;

UL 2054UL 1642则全面考察电芯和电池在各种使用环境下,包括故障条件、重压条件、燃烧条件下的安全性。

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