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(zhǎng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
在小型鋰離子電池在消費(fèi)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(yáng)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(xiǎn)等。
還改進(jìn)了制造和組裝技術(shù)以降低缺陷概率。
然而，電池組件的詳細(xì)物質(zhì)和電池組裝的質(zhì)量，這對(duì)電池的安全性有很大影響，對(duì)于操作電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電氣工程師來說仍然不清楚。
因此，需要介紹鋰離子電池的原理，從而對(duì)鋰離子電池帶來的風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的原因有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。
鋰離子電池單體濫用測(cè)試： 實(shí)際上，鋰離子電池的失效是一個(gè)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(xiǎn)結(jié)束。
為評(píng)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(jì)了機(jī)械、電氣和熱方面的濫用測(cè)試項(xiàng)目對(duì)于用于電網(wǎng)應(yīng)用的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，袋式或棱柱式設(shè)計(jì)的大電池。
電池?zé)釣E用測(cè)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，然后對(duì)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(xiǎn)。
測(cè)試后，未觀察到被測(cè)電池單體的漏液、排氣和電壓下降。
因此，被測(cè)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(cè)體膨脹率取決于電解液中低沸點(diǎn)溶劑的量。
而確切的數(shù)量和比例用戶并不清楚。
然而，根據(jù)觀察，可以得出結(jié)論，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(jí)。
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(cè)試： 直徑5 毫米的釘子以 20 毫米/秒的速度刺入樣品，然后在 1 分鐘后將其拉出。
在此測(cè)試條件下，可能會(huì)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(cè)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(gè)電池的測(cè)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(chǔ)能量的釋放和電池電壓的下降。
此外，由于釋放的能量，溫度上升到130 8 ℃。
然后表面溫度下降到一個(gè)相對(duì)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(cè)試后的熱失控。
對(duì)于軟包電池，除五個(gè)樣品之一外，在測(cè)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(cè)量電壓和表面溫度。
部分儲(chǔ)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(cè)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(duì)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(cè)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(shí)間達(dá)到 30 分鐘，測(cè)試結(jié)束。
1C定義為電芯在1小時(shí)內(nèi)完全放電的電流速率，對(duì)于容量為40Ah的電池來說，1C等于40A。
對(duì)于所有測(cè)試樣品，沒有觀察到電解質(zhì)泄漏、排氣或其他危險(xiǎn)。
測(cè)試后可觀察樣品的身體膨脹。
根據(jù)測(cè)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)象的結(jié)論。
外部短路測(cè)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(yàn)初期，發(fā)現(xiàn)電纜或接觸器著火，如圖6所示。
所以。
之后的試驗(yàn)選用了電流為1 500 A的電纜和接觸器，以避免試驗(yàn)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(cè)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(cè)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(cè)試期間和測(cè)試后沒有發(fā)生火災(zāi)或爆炸。
因此，沒有發(fā)生熱失控現(xiàn)象。
此外，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(gè)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(huì)點(diǎn)燃排出的氣體或泄漏的電解液，然后引起火災(zāi)。
商通檢測(cè)提供電池的相關(guān)測(cè)試認(rèn)證服務(wù)：運(yùn)輸和電池運(yùn)輸?shù)?UN 38.3 測(cè)試：1.熱測(cè)試2.高空模擬3.沖擊試驗(yàn)4.影響5.耐振性6.外部短路7.過充8.強(qiáng)制放電根據(jù) IEC 62133-1 安全要求對(duì)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(cè)試 – 第 1 部分：鎳系統(tǒng)根據(jù) IEC 62133-2 安全要求對(duì)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(cè)試 – 第 2 部分：鋰系統(tǒng)IEC 60086 原電池測(cè)試根據(jù) IEC 62619 對(duì)工業(yè)用電池進(jìn)行測(cè)試UL 1642 鋰電池測(cè)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(cè)試根據(jù)客戶具體要求進(jìn)行測(cè)試CB 認(rèn)證（例如根據(jù) IEC 62133）
