锂离子电池测试和安全

如何满足现场完整性和适航性

       紧急救援人员赶到并在一个托运的运输箱中发现了 28 块电池，其中 6-8 块已被火烧毁。在起飞前的外部飞行前检查中，飞行员注意到波音 737 的货舱冒出浓浓的白烟，并宣布“五月天”。报告称，在乘客声明运输箱中没有电池后，电池短路引发了火灾。根据民航法，未申报危险品的乘客将面临最高 7 年的监禁。媒体很快就报道了锂离子事件，这是有充分理由的。

       此外，2012/2013 年波音 787 梦想客机停飞的原因是锂离子电池出现故障。这些事故发生在有问题的电池通过严格的联合国 38.3 测试之后，该标准是联合国和运输组织部门负责运输锂电池的标准。由于潜在的火灾隐患，三星 Note 7 被禁止登机；电子香烟着火，电动悬停板被召回，2006 年，20 万分之一的故障引发了近 600 万个锂离子电池组的召回。

       电池故障也是由电极偏斜或异常焊点引起的，三星 Note 7 智能手机就是这种情况。在低温下快速充电会促进枝晶形成，因此将锂离子电池以低于 1.5V/电池的电压存储超过一周也会促进枝晶形成。这些应力可能会通过积聚削弱隔板的热点而导致自放电增加和短路。

       这被称为“用火焰排气；“快速拆卸”是电池行业的首选术语。在热失控期间，锂离子电池的温度会迅速升至 500°C (932°F)，此时电池会着火或爆炸。排出的气体是二氧化碳和一氧化碳，以及由汽化电解质形成的气体。锂离子是安全的，但在数以百万计的工业和消费应用中，会发生故障。与电池中其他部件接触的微小金属颗粒导致索尼召回。

       电池制造商努力尽量减少此类颗粒的存在；然而，组装技术使消除此类灰尘成为一项挑战。带有 21µm（21 千分之一毫米）超薄隔板的现代电池比带有较重隔板和较低安培小时 (Ah) 的旧设计更容易受到杂质的影响。虽然 18650 电池中经典的 1,350mAh 可以承受钉子穿透；在执行相同测试时，今天的能量密集型 3,400mAh 会变成烟花。18650 是 1990 年代初期推出的标准锂离子电池，直径为 18 毫米，长度为 65 毫米。

       第二个是罕见的随机事件，例如被流星击中。电池故障有两种类型。一个是千万分之一的事件涉及制造缺陷，这主要导致召回。由于无法重建损坏的电池，因此很难找到此类故障的原因。可能的原因是在低于冰点的温度下充电、高温、过度振动和/或反复重载。只需与爱好者、悬停板赛车手或无人机操作员交谈即可；他们熟悉这些压力。

       电池运行正常，用户不会意识到即将发生的故障。大多数导致解体的电池故障都是从轻微的电气短路开始的，这种短路不会引起注意。这不同于在坠落前显示应力痕迹的错误结构。结构异常有据可查，并且故障阈值是已知的。在这方面，电池的行为更像是一个有自己思想的黑匣子。NRTL、ANSI、UL、IEEE 等组织开始研究电池应用并强制要求正确使用。重型卡车将配备持久耐用的发动机，而不是相同马力跑车的增强型发动机。