在關鍵任務設備中使用鋰電池組會面臨真正的風險。 經釘子穿透測試的鋰電池 透過識別可能導致熱事件的漏洞，幫助您降低這些風險。
主要調查結果 | 產品說明 |
|---|---|
熱失控傳播（TRP）緩解 | 使用低擴散率的熱障可以顯著降低 TRP。 |
隔熱的影響 | 有效的隔熱措施可以防止熱量傳遞到相鄰的電池，從而降低熱風險。 |
側壁破裂風險 | 電池通風口損壞會增加破裂風險，凸顯了穩健散熱設計的必要性。 |
振動和破壞性分析等全面的安全測試，可確保您的系統在嚴苛的環境中保持可靠性和安全性。
關鍵要點
釘子穿透測試可以發現鋰電池中的脆弱性，有助於防止火災和爆炸等熱事件的發生。
使用隔熱層和有效絕緣材料可顯著降低電池組發生熱失控的風險。
定期測試和遵守業界標準可確保鋰電池符合關鍵應用的安全要求。
採用先進的電池管理系統和熱管理策略，可以提高鋰電池組的安全性和可靠性。
選擇經過釘刺測試的鋰電池可以提高效能並降低風險，確保在嚴苛環境下安全運作。
第一部分：鋰離子電池釘刺測試概述
1.1 什麼是釘子穿透測試
如果您在關鍵裝置中使用鋰電池組，就需要了解針刺測試。該測試透過用鋼針刺穿電池來模擬機械損傷。此過程有助於您了解電池在內部短路和極端條件下的反應。以下是標準針刺測試的工作原理：
使用耐高溫鋼針（直徑 5-8 毫米）。
以約 25 毫米/秒的速度垂直於電池電極板插入針頭。
以細胞的幾何中心為穿透靶點。
將針頭留在電池內，以觸發內部短路。
注意觀察電池是否有起火、冒煙或爆炸的跡象。
您可能還會遇到一些先進的方法，例如小型、慢速、原位感測 (3S) 釘穿透測試。這種方法使用較小的釘子，並以較慢的速度進行測試，釘尖上裝有一個微型溫度感測器。它可以提供更精確的內部短路期間溫度變化數據。
電池內部不同組件之間可能發生短路，例如正負極集流體、電極和箔片。這些情況有助於評估經釘刺測試的鋰電池的安全性和可靠性。
1.2 鋰電池組的重要性
經過釘刺測試的鋰電池在保護您的設備方面發揮著至關重要的作用。此測試針對多種故障模式和安全隱患。您可以在下表中查看測試的主要原因：
測試原因 | 解釋 |
|---|---|
內部短路 | 釘子刺入電池會導致內部短路，進而可能導致電池故障。 |
熱失控 | 該測試評估熱失控的風險，這是鋰電池的重大安全隱患。 |
機械濫用模擬 | 它模擬了電池可能被刺穿的真實場景，確保在壓力下的安全。 |
安全性能評估 | 評估電池在極端條件下的性能，這對關鍵電子設備至關重要。 |
您需要了解諸如A型和B型等失效模式。 A型失效模式會產生更大的接觸面積，並可能導致更嚴重的過熱事件。 B型失效模式的接觸面積較小，通常造成的損害也較小。沖壓試驗有助於評估分離器的性能和機械完整性。
1.3 行業測試標準
您必須遵循行業標準，以確保您的鋰電池組符合安全要求。不同地區和應用領域的標準有所不同。下表列出了主要標準：
地區 | 相關標準 |
|---|---|
歐洲聯盟 | 符合IEC標準並附加CE標誌要求 |
美國 | UL 1642 和 UL 2054 標準 |
中國 | GB 31241 和 GB/T 36972 鋰電池標準，以及針對水系鋁電解液系統的個案評估 |
您還需要考慮聯合國/美國交通部 (UN/DOT) 38.3、國際電工委員會 (IEC) 62133-2:2017 和 UL 2054 第二版等全球標準。製造商必須遵守這些法規，以確保安全並進入國際市場。經釘刺測試的鋰電池可協助您滿足這些要求，並確保您的產品可安全用於醫療、機器人、安防、基礎設施、消費性電子和工業等領域。
第二部分：關鍵設備的熱風險
2.1 熱事件類型
在關鍵電子設備中使用鋰電池組時，您會面臨多種類型的熱事件。這些事件會威脅系統的安全性和可靠性。最常見的原因包括進水、冷卻液洩漏以及機械或電氣損壞導致的短路。每一種都可能導致火災或爆炸等危險後果。
熱事件類型 | 產品說明 |
|---|---|
熱失控 | 電池處於放熱反應狀態，導致溫度迅速升高，並可能發生破裂或爆炸。 |
機械濫用 | 電池結構受到物理損壞，可能引發內部短路。 |
觸電 | 短路或過充等故障會導致過熱。 |
熱濫用 | 暴露於可能引發熱失控的高溫環境。 |
不同圓柱形電池設計在應對熱失控和內部短路等濫用機制時，其熱失控特性各不相同。您需要了解這些差異才能有效管理風險。
鋰離子電池的熱失控涉及複雜的反應。電解液分解，正極釋放氧氣。這些反應會導致溫度迅速升高，增加電池破裂和爆炸的風險。
2.2 對系統安全性的影響
熱事件會對系統安全性和運作可靠性造成嚴重影響。發生熱事件時，可能會出現影響整個電氣系統的連鎖故障。延遲維護會使這些問題更加嚴重，導致更廣泛的損壞。
熱應力會導致零件失效，直接影響安全性和可靠性。
電源品質問題，例如電壓波動和散熱不良，會導致設備故障。
過熱會縮短設備的使用壽命並增加維護成本。
適當的空氣流通和散熱對於防止過熱至關重要。您必須確保系統保持穩定，並且在發生過熱事件時資料完整性不會受到影響。
2.3 風險緩解的必要性
您需要採取積極措施來降低設備中的熱風險。經過釘刺測試的鋰電池有助於您在隱患演變成嚴重問題之前識別它們。您可以採用多種策略來管理和降低這些風險：
安裝先進的電池管理系統，以監控和控制電池參數。
使用能夠偵測潛在熱事件早期預警訊號的演算法。
在電池材料中加入安全裝置，例如保護排氣閥、電流保險絲和添加劑。
實施熱管理系統，包括空氣冷卻、液體冷卻和相變材料。
加裝溫度監測裝置，以偵測異常溫度升高。
使用壓力釋放閥和熱熔斷器，在異常情況下啟動。
設立安全區，並定期對緊急應變隊伍進行訓練。
透過使用經過釘刺測試的鋰電池和這些風險緩解策略，您可以提高關鍵電子設備的安全性和可靠性。
第三部分：經釘刺測試的鋰電池如何降低熱風險
3.1 識別內部短路
為了防止鋰電池組發生故障，需要儘早檢測內部短路。針刺測試透過將鋼針刺入電池單元來模擬實際使用中的損壞情況。該過程測量溫度和電壓變化，從而揭示電池對內部故障的反應。當發生短路時，焦耳熱會導致溫度迅速升高。這種熱量會破壞保護電池的固體電解質界面（SEI）膜。如果SEI膜分解，熱失控的風險將急劇增加。
在測試過程中，您可以觀察電池在這些危險條件下的反應。例如，裸鋰電池的內部溫度可高達 92°C，而 SC40 等先進電池則能將溫度維持在較低的 57°C。溫度上升速率也不同——裸電池為 154°C/s，而 SC40 電池為 42°C/s。這些測量數據有助於您識別可能導致內部短路的製造缺陷或鋰沉積風險。透過分析這些數據，您可以為關鍵應用選擇更安全的電池。
小提示: 利用釘子穿透測試資料比較不同的電池設計，為您的裝置選擇最安全的方案。
3.2 增強熱穩定性
您肯定希望鋰電池組在壓力下保持穩定。電化學-熱模型可以幫助您了解電池在短路期間和短路後的行為。當指甲尖端接觸到鋁箔集流體時，會形成低電阻短路。這個過程會產生高電流和快速升溫。在發生熱失控之前，您可能會在短路點看到幾個局部溫度峰值。如果鋁箔破裂，接觸電阻會增加，從而減緩進一步升溫並提高熱穩定性。
多個局部溫度峰值表示細胞內部存在動態熱行為。
溫度驟升驟降意味著細胞結構有助於防止進一步損傷。
這些研究結果表明，經過釘刺測試的鋰電池比未經測試的鋰電池更能有效應對內部故障。即使遭受嚴重濫用，這些電池也能保持安全溫度，值得信賴。
電池類型 | 最高溫度 (°C) | 溫度上升速率（攝氏/秒） |
|---|---|---|
裸鋰電池 | 92 | 154 |
SC40細胞 | 57 | 42 |
3.3 防止熱失控
為了保護設備和人員安全，必須防止熱失控。釘子穿透測試有助於您了解導致這種危險狀態的一系列事件。此測試展示了短路產生的熱量如何在不同溫度下引發反應：
SEI膜分解：80–120 °C
電解質分解：130–300 °C
膜熔化溫度：165℃
負極還原：100–400 °C
正極氧化溫度：160–400 °C
如果在測試過程中觀察到溫度上升低於 3.5°C，則表示電池具有良好的熱穩定性。通過此測試的電池即使在濫用情況下也不太可能發生熱失控。但是，您應該了解，針刺測試並不能識別所有潛在風險。測試結果會因刺穿速度、電池設計和充電狀態而有所不同。為了獲得最佳保護，您需要將此測試與其他安全措施結合使用。
請注意： 請務必結合使用安全測試和電池管理系統，以確保鋰電池組達到最高安全等級。
經過釘刺測試的鋰電池可確保您關鍵電子設備的可靠性。選擇通過嚴格安全測試的電池，可以降低火災、爆炸和代價高昂的停機風險。
第四部分：福利與申請指南
4.1 安全性和可靠性優勢
您肯定希望關鍵電子設備安全可靠地運作。經釘刺測試的鋰電池可提供強大的熱損傷防護。這些電池經過破壞性測試，有助於您了解它們在極端條件下的反應。此流程可識別潛在的安全風險，並有助於改進電池設計。
您可以從多種類型的安全性和可靠性測試中受益：
電氣、機械和環境測試
衝擊、振動和熱試驗
短路和過充測試
小提示: 請務必查看測試結果和認證，例如 UN38.3 和 UL 指南，以確認您的鋰電池符合嚴格的安全標準。
使用通過這些測試的電池，可以降低火災、爆炸和代價高昂的停機風險。您的設備將保持正常運行，從而保護資產和人員安全。
4.2 實際用例
您可以在實際應用場景中看到這些經過測試的電池的價值。釘刺測試模擬了嚴重的機械損傷，例如車輛事故或製造缺陷可能導致的情況。該測試展示了電池在極端壓力下的反應，並有助於防止現場發生熱損傷事故。
以下是一些應用實例，展示了這些細胞如何發揮作用：
醫療器材：防止便攜式顯示器在意外跌落時過熱。
機器人技術：自動化倉庫機器人在受到機械衝擊後仍能保持安全運作。
安全系統：避免了因人為破壞而造成的監控設備火災危險。
基礎設施：確保電信塔的備用電源系統在物理損壞後仍然安全。
消費性電子產品：降低智慧型手機電池在被刺穿後膨脹和起火的風險。
工業設備：保護工廠自動化系統免受設備碰撞引起的熱失控。
UL 2580 和 IEC 62133 等主要安全標準要求對用於這些行業的電池進行此類測試。您可以信賴經過釘刺測試的鋰電池，它們已被證明能有效預防危險事故。
4.3 選擇經過測試的鋰電池
您需要為關鍵應用選擇合適的鋰電池。重點關注確保安全性和性能的關鍵標準。下表總結了您應該考慮的因素：
標準 | 產品說明 |
|---|---|
熱性能 | 評估電池在釘子穿透過程中對溫度變化的反應。 |
機械性能 | 評估電池在受到物理穿透時的結構完整性。 |
電氣性能 | 測試過程中測量電壓變化和內部短路風險。 |
極端環境適應性 | 在各種環境條件下測試電池的性能，確保其可靠性。 |
在選擇鋰電池時，請務必查看其認證和測試結果。請尋找以下方面的證明：
釘子穿透測試
UN38.3認證
極端條件下的破壞性試驗
您也應確認製造商是否遵循 ISO 14001 環境管理系統標準和 ISO 17025 實驗室能力標準。 UL 指南可為電氣安全提供額外保障。
請注意： 破壞性測試，包括釘刺測試，對於了解鋰離子電池在壓力下的表現至關重要。這些知識有助於您選擇能夠確保設備安全可靠的電池。
遵循這些指導原則，您可以放心地為您的醫療、機器人、安防、基礎設施、消費性電子產品和工業應用選擇經過釘刺測試的鋰電池。
您可以看到，經過釘刺測試的鋰電池在降低關鍵電子設備的熱風險方面具有重要價值。與裸電池相比，這些電池恢復速度更快，爆炸率更低。
測試條件 | SRL細胞反應 | 裸細胞反應 |
|---|---|---|
指甲穿透 | 快速恢復原始OCV | 完全降至 0 V |
電流溢出預防 | 有效阻止溢出電流 | 缺乏預防措施，導致放熱反應 |
降低電池爆炸率 | 爆炸率降低53% | 不適用 |
嚴格的安全測試能夠提升可靠性和效能。透過測試，您可以識別潛在風險、模擬實際危險，並深入了解最壞情況。為關鍵任務系統選擇經過測試的鋰電池組，以保護您的資產並確保安全運作。
常見問題
經釘刺測試的鋰電池對關鍵設備的主要優點是什麼？
您將獲得更高的安全性和可靠性。這些電池有助於防止醫療、機器人、安防、基礎設施、消費性電子產品和工業系統中的火災和爆炸。您可以信賴它們在壓力下的表現。
怎麼辦 指甲穿透性測試細胞 與未經測試的細胞相比如何？
獨特之處 | 測試細胞 | 未經測試的細胞 |
|---|---|---|
熱穩定性 | 高 | 低 |
爆炸率 | 降低（最高可達 53%） | 更高 |
虐待後的康復 | 快速 | 差 |
經過測試的電池具有更高的安全性和性能。
最常測試的鋰化學體係有哪些？
您經常會看到對LiFePO4、NMC、LCO和LMO電池的測試。這些電池化學成分各異，具有不同的平台電壓、能量密度和循環壽命。您應該根據應用需求選擇合適的電池化學成分。
我還需要配備經過測試的電芯的電池管理系統（BMS）嗎？
是的。你需要一個電池管理系統（BMS）來實現全面保護。它可以監測電壓、溫度和電流。
經釘子穿透測試的細胞是否更具永續性或無衝突性？
您可以選擇符合永續發展和衝突礦產準則的供應商提供的電池。點擊此處了解我們的做法： 以及 衝突礦產聲明.
