电池安全警钟长鸣制造安全指南将从源端遏制事故发生
“从去年十月份起,我们就努力研究锂离子电池安全性问题。制定安全性指南的主要目的是消除起火等严重隐患。”富士通株式会社副总裁Masami Yamamoto透露。去年秋天,日本电子与信息技术产业协会(JEITA)和日本电池协会(BAJ)组建了一个安全委员会,Yamamoto担任该委员会主席。
下一步,该委员会计划把指南服务的对象扩展到笔记本以外的其它设备,如手机。“但指南并不打算阐明去年出现的各种过热问题的原因,也不会提供具体案例的实际解决方案??提供对策是各个供应商的责任。”BAJ便携式可再充电电池事业部主席Kensuke Nakatani表示,“指南不是用来解决每个具体问题,而是提供预防措施。”
指南覆盖了三大主要领域：电池芯设计、电池封装设计,以及测量与评估标准。BAJ团队主要的工作是研究电池芯设计要求,JEITA团队负责 封装设计方面,其它标准则由两个团队共同完成。
指南对电池制造商提出了基本要求,即确定生产流程,不允许外部金属颗粒进入电池芯。混合金属颗粒后会导致内部短路。
如果内部短路不可避免,指南要求制造商巧妙地设计电池芯的结构和材料,使电池芯不容易过热。制造商所采用的电池芯结构和材料,必须在指南所规定的测试与评估方法下验证通过。
指南还定义了每个电池芯的安全范围。针对广泛使用的采用LiCo02阳极的锂离子电池芯,指南设置了4.25V的最高充电电压。工作温度范围设在10℃到45℃之间。
设置高压极限的依据是LiCo02晶格转换的可逆反应。超过4.25V时,晶格会受到损坏,并不再具有可逆性。
“指南定义了最高的可充电电压,但没有定义如何充电。这由电脑供应商自己确定。”索尼公司能源业务部副总经理Koji Sekai指出。
如果电脑供应商严格遵循这份指南,他们会发现实际上不可能进行快速充电,因为快速充电通常比正常充电需要更高的电压。
电池芯测试通常是在生产过程中完成的。为了提高安全性,这份指南建议增加一种新测试,测试对象使用充好电的电池芯。测试时,在电极之间故意插入一个金属颗粒,然后按压使其产生短路。通过测试可以观察到内部短路电源芯的状态。
在笔记本电脑中,锂离子电池并不是单个使用的,而是把多个电池芯集结在一个封装中。通常两个电池芯并联在一起形成块状,然后几个块再进行串连。这也是指南的电池封装设计所要求的。
指南在多个方面详细说明了避免热失控的方法,例如块的版图设计、基于每个块(不是每个封装)的精确充电电压控制、以及控制电路板与电池芯的隔离等。
JEITA和BAJ都提出,希望通过IEC的在日本的附属委员会来把他们制定的指南提交给IEC SA-21和IEC TC-108委员会。
