鉅大LARGE | 點擊量：764次 | 2019年05月11日
如何正確選擇動力鋰電池產品你知道嗎？
有著“終極能源”和“綠色能源”之稱的鋰離子電池，自上世紀90年代問世以來，從電子類產品中的紐扣電池，手機、DC類數碼產品中的鋰電池，到電動汽車中的動力蓄電池，被日益廣泛應用在人們的生產和生活中。同其他電池相比，鋰離子電池不管是從體積上、重量上，還是從性能上，都有著很大的優越性。
要使用在合理電壓容量范圍之內的鋰電池
片面地追求超大容量，超高電壓的做法是錯誤的。首先，任何事物都要經歷一個由簡到繁、由難到易的過程，就好比同樣是易燃氣體，有效保證打火機的安全是比較容易的，想有效保證汽車油箱的安全就要難得多，至今仍然沒有完全解決撞車時汽車起火爆炸的情況。在一個有限的體積內積聚的能量越多就越不好管理，目前蘇州星恒只能保證最大48V10Ah的電池組合的安全性。其次，電壓越高，容量越大，保護電路和均衡電路的難度和故障率就越大，因此蘇州星恒不提倡、不支持超出48V10Ah的電池組合。
要看鋰電池的安全性測試認證
一、UL認證
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
如今，世界上大多數國家和地區對涉及安全、衛生、環境保護等項目的產品，要求在進入市場之前必須取得安全認證。UL標志已成為世界著名的安全認證標志之一。
測試標準如下：
1、殼體
鋰電池殼體應有足夠的強度和剛度足以抵抗所濫加的壓力，而不致引起著火。用戶可替換的鋰電池應有足夠的強度而不致于傷到人。
2、電解質
用戶可更換的電池不應含有壓力蒸氣或噴出傷害眼睛的有毒蒸氣和液體，或電池殼體在正常實驗室條件下（溫度23℃），受沖擊時漏出的液體應小于5ml。
3、使用
鋰電池應當在使用時采取措施避免不正常的充電電流，測試的電池有一個可接受的充電電流Ic，在不正常條件下，應當在終端產品中采用保護措施。
4、漏液
漏液或泄漏質量損失標準，電芯或電池的質量最大損失不超過1g0.5％，1～5g0.2％＞5g0.1％。
5、機械試驗
（1）擠壓：通過一個直徑為32mm的液壓活塞對電池兩個平的表面施加壓力13KN（壓強17.2Mpa），當達到最大壓力后泄壓。樣品不起火、不爆炸。
（2）撞擊：以直徑15.8mm的棒放在樣品中心，讓重量9.1Kg的重物從610mm高度落到試樣上。樣品不起火、不爆炸。
（3）加速度：電池放在固定夾具上，分別沿三個相互垂直的方向加速（加速要求：初始3ms內最小平均加速度應達到75g，峰值加速度介于125-175g）。試驗溫度20±5℃。樣品應不起火、不爆炸，另外樣品不漏液。
（4）振動：電池經受簡單的調諧振動（沿3個相互垂直的方向），振動頻率在10-55Hz范圍內以1Hz/min的速率變化，在90-100min內恢復回來，振幅為0.8mm。樣品應不起火、不爆炸、不泄漏。
（5）熱沖擊：樣品在一自然對流或強制對流烘箱中加熱，烘箱溫度以5±2℃/min速度升溫至150℃，并保持10min后停止。樣品應不起火、不爆炸。
（6）熱循環測試：電池放于測試室內并承受以下循環：
①30min內升溫至70±3℃，保溫4h。
②30min內降溫至20±3℃，保溫2h。
③30min內升溫至40±3℃，保溫4h。
④30min內降溫至20±3℃。
⑤重復上述循環9次。
⑥10次循環后，電池放置7天待檢。樣品應不起火、不爆炸、不漏液。
（7）高空模擬：樣品電池在絕對壓力為11.6Kpa(1.68psi)、20±3℃（68±5°F）條件下貯存6小時。樣品電池不爆炸或起火,不能有穿孔或泄漏。
6、充放電試驗
（1）充放電循環：測試溫度25℃，電芯按照制造商的要求進行充放電循環，循環至容量為初始標稱容量的25％時或連續循環90天后終止。樣品應不出現任何安全性事件。
（2）短路試驗：用阻值小于0.1Ω的銅線對電池正負極進行短接，電池放電直至起火或爆炸，或直至電池完全放電，殼體溫度重新降至室溫停止（試驗在室溫60±2℃情況下進行）。樣品應不起火、不爆炸，外殼或電池殼體溫度不超過150℃。
（3）非正常充電測試：正常放電完畢，以3倍于正常充電電流的電流充電。不起火，不爆炸。
（4）強制放電試驗：電芯室溫完全放電，與一定數量的同型號新電芯串聯后，對形成的電池組進行短路測試。樣品應不起火、不爆炸。
（5）過充：電池在滿電條件下以3C,10V恒流、恒壓對電池進行充電，當電流達到100mA時，轉為恒壓充電48小時。
7、標識
電池應標識制造商名字、商標名或商標、款式設定。電池應標識Warning，并有相應的描述。
二、ExtraEnergy標準
Extra
Energy認證是一個非營利性的組織，總部在德國坦拿，主要工作是集中全球的輕型電動車的中立性的信息，并提供增值服務，其中相關鋰電池的安全性檢測非常嚴格、嚴謹，得到大部分歐洲客戶的認可。
測試標準如下表。
測試方法試前狀態測試方法安全標準
1非正常充電室溫，空電，原廠組裝。去除保護電路及管理電路，在電池組充滿電的情況下，電池組以10A電流過充電至1.5倍標稱電壓。
不起火，不爆炸；試驗過程電池殼溫小于120℃；實驗木桌不被灼焦；釋放氣體無毒。
2短路
室溫，原廠充電器充至滿電，原廠組裝。
去除保護電路及管理電路，在電池組充滿電的情況下，電池組的正負極直接短路。
不起火，不爆炸；試驗過程電池殼溫小于120℃；實驗木桌不被灼焦；釋放氣體無毒。
3重物擠壓室溫，原廠充電器充至滿電，原廠組裝。直徑為15厘米的鋼輥，10噸的壓力對電池組進行擠壓。
不起火，不爆炸；電池溢出的氣體、固體及液體無毒。
三、CE認證
近年來，在歐洲經濟區（歐洲聯盟、歐洲自由貿易協會成員國，瑞士除外）市場上銷售的商品中，CE認證標志的使用越來越多，加貼CE認證標志的商品表示其符合安全、衛生、環保和消費者保護等一系列歐洲指令所要表達的要求。
要精確估算Li+電池的剩余電量，有必要了解電池特性如何隨著溫度和負載電流的變化而改變。本應用筆記介紹了一種獲取Li+電池特性的方法，討論了如何采集并處理數據，并將數據載入Dallas電池管理器件的評估軟件，用于電量計應用中。器件通過累積電流寄存器(ACR)監視流入和流出Li+電池的電流，并將ACR的數據與已計算出的電池滿電量和空電量進行比較，從而確定剩余容量。
獲取Li+電池特性的步驟
1.確定充電和放電曲線
獲取Li+電池特性的最好辦法是創造一個盡可能與實際應用相類似的環境。其中包括保護電路、放電曲線(包括實際應用中有效電流和待機電流的典型值)、充電曲線、及應用的周圍環境溫度。因此要求對電池充電和放電過程進行模擬，并且要相應調整工作溫度。通常情況下，應該以10°C為步長，在0°C至40°C范圍內獲取各種電池特性參數。同時，評估軟件所要求的溫度點間隔也是10°C。
有效電流指用戶使用過程中Li+電池的典型輸出電流。待機電流指空閑狀態時Li+電池的典型輸出電流。
評估軟件電量計部分中ActiveEmpty和StandbyEmpty分別對應Li+電池以有效電流放電和待機電流放電到空電壓(由用戶定義)的點。空電量點如圖1所示，相關說明見步驟5。用戶可以定義不同的有效空電量點和待機空電量點。充電電路將Li+電池充分充電的點定義為滿電量點。有關使用內置電量計的Dallas電池管理器件的詳細說明，參見應用筆記131：Lithium-IonCellFuelGaugingwithDallasSemiconductor。
2.校準器件的失調寄存器
根據器件數據資料的說明，將Dallas電池管理器件與Li+電池正確連接后，應校準器件的失調。借助于所選器件的評估軟件，可以很容易的對器件的失調進行校準。確認電路中沒有接入負載，然后點擊Meters標簽中的CalibrateOffset按鈕。如果不使用評估軟件，可根據應用筆記224：CalibratingtheOffsetRegisteroftheDS2761，逐步校準失調。
3.開始記錄數據
使用評估軟件可以很容易的記錄數據。只需進入DataLog標簽，設置SampleInterval為15秒并點擊LogData。建議采用15秒的間隔時間，因為該時間間隔可以保證在不生成太大文件的前提下，能記錄所有需要數據點。所有實時數據將被記錄在指定的文件中，直到點擊StopLoggingData按鈕。
4.在室溫下激活電池
首先必須對電池進行激活(break-in)。通常，在Li+電池壽命的初期其容量將有百分之幾的波動。因此，建議在測試電池特性之前使其經過20次完全充放電周期。在這一過程中無需記錄數據，但如果進行數據記錄有助于用戶監視其他電池失調參數，以用于最終數據分析。
5.從最高溫度開始校準
通常建議從最高溫度開始測試電池的特性，因為此時Li+電池容量最大，適合作為其他數據的參考點。設定電池工作在最高溫度下，將電池充分放電至待機空電量點。隨后，根據實際應用要求的充電曲線對電池充分充電，這一點對應的是該溫度下的滿電量點。之后，將電池以有效電流充分放電至用戶定義的有效空電壓，以確定有效空電量點。最后，將負載變為待機電流并繼續放電，直至電壓降到待機空電壓，以確定待機空電量點。
如果想加速該過程，用戶可以將電流從有效電流逐步降低至待機電流。如圖1所示，設定有效電流為200mA，待機電流為5mA，兩種情況下的空電壓均定義為3.3V。采用200mA的電流將電池放電至3.3V，使電壓降到有效空電量點，然后，經過幾秒鐘后，再以100mA的電流對電池放電，使其再次達到空電壓點。隨后放電電流逐步降低，從50mA、20mA、10mA到5mA，直至最后電池電壓穩定在空電壓，該點即為待機空電量點。這樣，不需要經過漫長的5mA放電過程，即可使電池快速達到相同的空電量點。
6.在各個溫度下重復操作
一旦到達某一溫度的待機空電量點，立即轉入下一個溫度，并開始對電池充電直至電池滿充。充電完成后即到達該溫度的滿電量點。然后將電池放電到有效空電量點和待機空電量點。在所有需要的溫度上重復上述操作，完成對電池特性的測量。
從特性參數中篩選關鍵數據點
評估軟件將實時數據以帶制表分隔符的格式記錄在文本文件中，方便導入電子表格。然后可以通過分類或繪制圖表的方式，篩選出所需要的數據。
7.找出所有需要的數據點
用戶可以對記錄文件里的數據進行分類，標記出所有滿電量點、有效空電量點以及待機空電量點。完成上述過程的簡單辦法是，瀏覽所有數據，查找Current列并觀察電流讀數的變化情況，并且在電子表格中沒有用到的列插入“x”。例如，當電池從充電狀態變為放電狀態時，記為滿電量點；當電池停止以有效電流放電時，記為有效空電量點；當電池從放電狀態變為充電狀態時，記為待機空電量點。然后通過電子表格的自動篩選(AutoFilter)功能，可以很方便地查看各個重要的標記點。
表1給出了獲取Li+電池特性時，使用DS2761采集數據，經過篩選后，標記出的各個重要數據點的范例。本例中，電池以900mA的恒定電流充電，直至電壓達到4.2V。然后繼續充電保持電池電壓穩定在4.2V，直到電流逐漸降至70mA，該點即為滿電量點。電池以350mA電流放電，直至電壓降到3.0V，這一點對應有效空電量點。電池以3mA電流放電至電壓降到2.7V，這一點則對應待機空電量點。分別在40°C、30°C、20°C、10°C以及0°C下獲取電池特性參數。
如果在步驟4的電池激活過程中記錄了數據，可以對空電量點進行比較，以判斷其是否有增加或減少，進而判斷電流值是否存在失調。因為是在恒溫條件下完成這一激活過程，所以如果不存在任何失調，則所有空電量點將完全相同。如果存在失調，則應該根據ACR列所引入的失調對數據進行響應的修正，從而準確測量Li+電池特性。
