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摘 要：为安全使用和处理锂电池，国家标准民用锂电池安全通用要求的要求，对锂电池测试，确保安全使用。锂电池的控制和监测是通过电池的保护和控制电路（BMS）来实现的。在实际BMS的研发和测试时，需要模拟可控的电芯来仿真电池的不同工作状态，评估BMS的保护和控制性能。本文分析了锂电池性能测试方法，并探讨了提高锂离子电池安全性能的措施。
关键词：锂电池；安全性能；测试方法；措施
锂电池技术成熟，质量安全有保障，推动了锂电产业的迅猛发展。为安全使用和处理锂电池，国家标准民用锂电池安全通用要求的要求，对锂电池测试，确保安全使用。如何通过严格可靠的测试，控制并保证锂电池的安全运行并提升其工作寿命，不仅是从事锂电池开发和生产的工程师面对的挑战，也同样是对产品设计工程师在选用电池和设计产品用电特性时，需要充分考虑的问题。锂电池的控制和监测是通过电池的保护和控制电路（BMS）来实现的。在实际BMS的研发和测试时，需要模拟可控的电芯来仿真电池的不同工作状态，评估BMS的保护和控制性能。
一、锂电池性能测试方法
目前，环保型锂电池各国也在致力开发，这类环保的锂离子电池具有比功率大、自放电小，比能量高、充电效率高、无环境污染、工作温度宽等特点，比起因污染问题逐渐退出市场的镍镉电池，逐渐占领了主导的地位。这类电池可通过过充、短路、针刺、挤压、高温高湿、重物撞击等安全测试，电池不起火、不爆炸即可，以下是具体的方法：
（1）过充测试：将锂电池用1C充满电，在按照3C过充进行过充试验，当电池过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间，接近一定时间时电池电压快速上升，当上升至一定限度时，电池高帽拉断，电压跌至0V，电池没有起火、爆炸即可。
（2）短路测试：将电池充满电后用电阻不大于50mΩ的导线将电池正负极短路，测试电池的表面温度变化，电池表面最高温度为140℃，电池盖帽拉开，电池不起火、不爆炸即可。
（3）自放电测试。锂电池的自放电测试为：一般采用 24 小时自放电来快速测试其荷电保持能力，将电池以0.2C 放电至 3.0V，恒流恒压 1C 充电至4.2V，截止电流：10mA，搁置15 分钟后，以1C 放电至 3.0V 测其放电容量C1，再将电池恒流恒压1C 充电至4.2V，截 止电流100mA，搁置24 小时后测1C 容量C2，C2/C1100%应大于99%。
（4）针刺测试：将充满电的电池放在一个平面上，用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。测试电池不起火、不爆炸即可。
（5）IEC标准循环寿命测试。IEC规定锂电池标准循环寿命测试为：电池以0.2C 3.0V/支后，1C恒流恒压充电到 4.2V，截止电流20MA，搁置1小时后，再以0.2C 放电至3.0V（一个循环）反复循环500次后容量应在初容量的60%以上。
（6）挤压测试：将充满电的电池放在一个平面上，由油压缸施与13+1KN的挤压力，由直径为32mm的钢棒平面挤压电池，一旦挤压压力到达最大停止挤压，电池不起火，不爆炸即可。
（7）振动实验测试。锂电池振动实验方法为： 电池以0.2C 放电至3.0V 后1C 充电恒流恒压充电到4.2V， 截止电流10mA，搁置24 小时后按下述条件振动： 振幅0.8mm 使电池在10HZ-55HZ 之间振动，每分钟以1HZ 的震动速率 递增或递减. 振动后电池电压变化应在0.02V 之间，内阻变化在 5m 以内。
（8）高温高湿测试。锂电池高温高湿测试为：（国家标准） 将电池 1C 恒流恒压充电到 4.2V，截止电流 10mA，然后放入（402），相对湿度为 90%-95%的恒温恒湿箱中搁置 48h 后，将电池取出在（205）的条件下搁置 2h，观测电池外观 应该无异常现象，再以1C 恒流放电到2.75V，然后在（205） 的条件下，进行1C 充电，1C 放电循环直至放电容量不少于初 始容量的85%，但循环次数不多于3。
（9）内压测试。锂电池内压测试为：（UL 标准） 模拟电池在海拔高度为15240m 的高空（低气压11.6kPa） 下，检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤：将电池 1C 充电恒流恒压充电到 4.2V，截止电 流10mA，然后将其放在气压为11.6Kpa，温度为（203）的低 压箱中储存6 小时，电池不会爆炸，起火，裂口，漏液。
（10）重物撞击测试：将电池充满电后，放置在一个平面上，将直径15.8mm的钢柱垂直置于电池中心，将重量9.1kg的重物从610mm的高度自由落到电池上方的钢柱上，电池不起火、不爆炸即可。
（11）跌落测试。将电池组充满电后从三个不同方向于1m 高处跌落于硬质橡胶板上，每个方向做2 次，电池组电性能应正常，外包装无破。
二、提高锂离子电池安全性能的措施
（1）强加电芯整体安全设计。电芯是将电池各种物质组合起来的纽带，是正极、负极、隔膜、极耳和包装膜等结构的集成，电芯结构设计不但影响到各种材料性能的发挥，还对电池整体化学性能、安全性能产生重要的影响。在电芯设计上，应结合材料特性来制定合理的结构模式，在锂电池结构上还可以考虑加人一些额外的保护装置，如采用开关元件、安全阀等。
（2）选用安全系数更高的原材料。选用安全系数更高的正负极活性材料、隔膜材料和电解液。正极材料的安全性主要基于材料的热力学稳定性、材料的化学稳定性、材料的物理性能三个方面进行；隔膜材料应基于机械隔离性能、孔径和空隙率、材料的化学稳定行、自动关闭功能、较小的热收缩率和变形率、材料厚度、较大的物理强度等方面进行综合考虑；电解液应选择化学稳定行好、电化学稳定性好、锂离子导电率高、液态稳定范围宽的材料。
（3）生产过程标准化和规范化。努力做好电芯生产过程中的标准化和规范化。在混料、徐布、烘烤、压实、分切和卷绕等步骤中，制定标准化，如隔膜宽度、电解液注液量等，，改进工艺手段，如低气压注液法、离心装壳法等，，做好工艺控制，保证工艺质量，缩小产品间的差异，在对安全有影响到关键步骤设置特殊步，如去极片毛刺、扫粉、对不同的材料采用不同的焊接方法等，。实施标准化质量监控，消除缺陷部位，排除有缺陷产品，如极片变形、隔膜刺破、活性材料脱落和电解液泄漏等。
总之，各种锂离子电池由于具有优良的性能，而得到了广泛的应用，同时，其安全性也同样受到了广泛关注。因此，电池生产企业要按照国家标准民用锂电池安全通用要求的要求，对锂电池测试，确保安全使用。通过严格可靠的测试，控制并保证锂电池的安全运行更好地提高锂离子电池的安全性，并提升其工作寿命。
参考文献
[1]翁超；锂电池化成检测系统的设计与实现[D]；厦门大学；2014年.
[2]杨才山；锂离子电池智能测试系统的研究与实现[D]；哈尔滨理工大学；2011年.
[3]李涛；张彬；刘艳；锂电池性能检测系统的设计与实现[J]；自动化仪表；2016年05期.
关键词：锂电池；安全性能；测试方法；措施
锂电池技术成熟，质量安全有保障，推动了锂电产业的迅猛发展。为安全使用和处理锂电池，国家标准民用锂电池安全通用要求的要求，对锂电池测试，确保安全使用。如何通过严格可靠的测试，控制并保证锂电池的安全运行并提升其工作寿命，不仅是从事锂电池开发和生产的工程师面对的挑战，也同样是对产品设计工程师在选用电池和设计产品用电特性时，需要充分考虑的问题。锂电池的控制和监测是通过电池的保护和控制电路（BMS）来实现的。在实际BMS的研发和测试时，需要模拟可控的电芯来仿真电池的不同工作状态，评估BMS的保护和控制性能。
一、锂电池性能测试方法
目前，环保型锂电池各国也在致力开发，这类环保的锂离子电池具有比功率大、自放电小，比能量高、充电效率高、无环境污染、工作温度宽等特点，比起因污染问题逐渐退出市场的镍镉电池，逐渐占领了主导的地位。这类电池可通过过充、短路、针刺、挤压、高温高湿、重物撞击等安全测试，电池不起火、不爆炸即可，以下是具体的方法：
（1）过充测试：将锂电池用1C充满电，在按照3C过充进行过充试验，当电池过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间，接近一定时间时电池电压快速上升，当上升至一定限度时，电池高帽拉断，电压跌至0V，电池没有起火、爆炸即可。
（2）短路测试：将电池充满电后用电阻不大于50mΩ的导线将电池正负极短路，测试电池的表面温度变化，电池表面最高温度为140℃，电池盖帽拉开，电池不起火、不爆炸即可。
（3）自放电测试。锂电池的自放电测试为：一般采用 24 小时自放电来快速测试其荷电保持能力，将电池以0.2C 放电至 3.0V，恒流恒压 1C 充电至4.2V，截止电流：10mA，搁置15 分钟后，以1C 放电至 3.0V 测其放电容量C1，再将电池恒流恒压1C 充电至4.2V，截 止电流100mA，搁置24 小时后测1C 容量C2，C2/C1100%应大于99%。
（4）针刺测试：将充满电的电池放在一个平面上，用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。测试电池不起火、不爆炸即可。
（5）IEC标准循环寿命测试。IEC规定锂电池标准循环寿命测试为：电池以0.2C 3.0V/支后，1C恒流恒压充电到 4.2V，截止电流20MA，搁置1小时后，再以0.2C 放电至3.0V（一个循环）反复循环500次后容量应在初容量的60%以上。
（6）挤压测试：将充满电的电池放在一个平面上，由油压缸施与13+1KN的挤压力，由直径为32mm的钢棒平面挤压电池，一旦挤压压力到达最大停止挤压，电池不起火，不爆炸即可。
（7）振动实验测试。锂电池振动实验方法为： 电池以0.2C 放电至3.0V 后1C 充电恒流恒压充电到4.2V， 截止电流10mA，搁置24 小时后按下述条件振动： 振幅0.8mm 使电池在10HZ-55HZ 之间振动，每分钟以1HZ 的震动速率 递增或递减. 振动后电池电压变化应在0.02V 之间，内阻变化在 5m 以内。
（8）高温高湿测试。锂电池高温高湿测试为：（国家标准） 将电池 1C 恒流恒压充电到 4.2V，截止电流 10mA，然后放入（402），相对湿度为 90%-95%的恒温恒湿箱中搁置 48h 后，将电池取出在（205）的条件下搁置 2h，观测电池外观 应该无异常现象，再以1C 恒流放电到2.75V，然后在（205） 的条件下，进行1C 充电，1C 放电循环直至放电容量不少于初 始容量的85%，但循环次数不多于3。
（9）内压测试。锂电池内压测试为：（UL 标准） 模拟电池在海拔高度为15240m 的高空（低气压11.6kPa） 下，检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤：将电池 1C 充电恒流恒压充电到 4.2V，截止电 流10mA，然后将其放在气压为11.6Kpa，温度为（203）的低 压箱中储存6 小时，电池不会爆炸，起火，裂口，漏液。
（10）重物撞击测试：将电池充满电后，放置在一个平面上，将直径15.8mm的钢柱垂直置于电池中心，将重量9.1kg的重物从610mm的高度自由落到电池上方的钢柱上，电池不起火、不爆炸即可。
（11）跌落测试。将电池组充满电后从三个不同方向于1m 高处跌落于硬质橡胶板上，每个方向做2 次，电池组电性能应正常，外包装无破。
二、提高锂离子电池安全性能的措施
（1）强加电芯整体安全设计。电芯是将电池各种物质组合起来的纽带，是正极、负极、隔膜、极耳和包装膜等结构的集成，电芯结构设计不但影响到各种材料性能的发挥，还对电池整体化学性能、安全性能产生重要的影响。在电芯设计上，应结合材料特性来制定合理的结构模式，在锂电池结构上还可以考虑加人一些额外的保护装置，如采用开关元件、安全阀等。
（2）选用安全系数更高的原材料。选用安全系数更高的正负极活性材料、隔膜材料和电解液。正极材料的安全性主要基于材料的热力学稳定性、材料的化学稳定性、材料的物理性能三个方面进行；隔膜材料应基于机械隔离性能、孔径和空隙率、材料的化学稳定行、自动关闭功能、较小的热收缩率和变形率、材料厚度、较大的物理强度等方面进行综合考虑；电解液应选择化学稳定行好、电化学稳定性好、锂离子导电率高、液态稳定范围宽的材料。
（3）生产过程标准化和规范化。努力做好电芯生产过程中的标准化和规范化。在混料、徐布、烘烤、压实、分切和卷绕等步骤中，制定标准化，如隔膜宽度、电解液注液量等，，改进工艺手段，如低气压注液法、离心装壳法等，，做好工艺控制，保证工艺质量，缩小产品间的差异，在对安全有影响到关键步骤设置特殊步，如去极片毛刺、扫粉、对不同的材料采用不同的焊接方法等，。实施标准化质量监控，消除缺陷部位，排除有缺陷产品，如极片变形、隔膜刺破、活性材料脱落和电解液泄漏等。
总之，各种锂离子电池由于具有优良的性能，而得到了广泛的应用，同时，其安全性也同样受到了广泛关注。因此，电池生产企业要按照国家标准民用锂电池安全通用要求的要求，对锂电池测试，确保安全使用。通过严格可靠的测试，控制并保证锂电池的安全运行更好地提高锂离子电池的安全性，并提升其工作寿命。
参考文献
[1]翁超；锂电池化成检测系统的设计与实现[D]；厦门大学；2014年.
[2]杨才山；锂离子电池智能测试系统的研究与实现[D]；哈尔滨理工大学；2011年.
[3]李涛；张彬；刘艳；锂电池性能检测系统的设计与实现[J]；自动化仪表；2016年05期.