评估三元锂电池的充电安全性需要从充电过程中的热行为、化学稳定性、结构完整性等多维度入手,结合标准测试与精细化分析手段,模拟各种潜在风险场景。以下是常见的实验方法分类及具体说明:
一、过充与过压安全测试(核心基础测试)
三元锂电池在充电时若因 BMS 失效、充电器故障导致过充(电压 / 容量超过额定值),极易引发锂枝晶生长、电解液分解等问题,最终导致热失控。此测试是评估充电安全性的核心。
1. 常规过充测试
- 操作方法:
按标准(如 IEC 62133、UL 1642)将满电状态的三元锂电池(如 21700 型、软包电芯)以设定电流(通常为 0.5C、1C、2C)持续充电,直至电池出现热失控(起火、爆炸)或电压达到额定电压的 150%-200%(如额定 3.6V 的电池充至 5.4-7.2V)。
过程中记录电压、电流、温度变化(用热电偶贴于电池表面或内部),观察是否出现喷液、冒烟、起火、爆炸,以及对应的时间节点。 - 评估指标:
过充耐受时间(从开始过充到热失控的时长)、热失控时的最高温度、电压突变点(反映内部短路或隔膜击穿)。 - 举例:
对某三元软包电池(3.7V/50Ah)以 1C 电流过充,当电压升至 4.5V 时开始产气鼓包,4.8V 时温度从 30℃骤升至 80℃,5.2V 时外壳破裂并喷焰 —— 说明该电池过充耐受性较差,4.5V 以上即进入危险区间。