有著“終極能源”和“綠色能源”之稱的鋰離子電池，自上世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)，從電子類產(chǎn)品中的紐扣電池，手機(jī)、DC類數(shù)碼產(chǎn)品中的鋰電池，到電動(dòng)汽車中的動(dòng)力蓄電池，被日益廣泛應(yīng)用在人們的生產(chǎn)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(yōu)越性。

要使用在合理電壓容量范圍之內(nèi)的鋰電池

片面地追求超大容量，超高電壓的做法是錯(cuò)誤的。首先，任何事物都要經(jīng)歷一個(gè)由簡(jiǎn)到繁、由難到易的過(guò)程，就好比同樣是易燃?xì)怏w，有效保證打火機(jī)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(méi)有完全解決撞車時(shí)汽車起火爆炸的情況。在一個(gè)有限的體積內(nèi)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(hù)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(cè)試認(rèn)證

一、UL認(rèn)證

如今，世界上大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)對(duì)涉及安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等項(xiàng)目的產(chǎn)品，要求在進(jìn)入市場(chǎng)之前必須取得安全認(rèn)證。UL標(biāo)志已成為世界著名的安全認(rèn)證標(biāo)志之一。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下：

1、殼體

鋰電池殼體應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(yīng)有足夠的強(qiáng)度而不致于傷到人。

2、電解質(zhì)

用戶可更換的電池不應(yīng)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(shí)驗(yàn)室條件下（溫度23℃），受沖擊時(shí)漏出的液體應(yīng)小于5ml。

3、使用

鋰電池應(yīng)當(dāng)在使用時(shí)采取措施避免不正常的充電電流，測(cè)試的電池有一個(gè)可接受的充電電流Ic，在不正常條件下，應(yīng)當(dāng)在終端產(chǎn)品中采用保護(hù)措施。

4、漏液

漏液或泄漏質(zhì)量損失標(biāo)準(zhǔn)，電芯或電池的質(zhì)量最大損失不超過(guò)1g0.5％，1～5g0.2％＞5g0.1％。

5、機(jī)械試驗(yàn)

（1）擠壓：通過(guò)一個(gè)直徑為32mm的液壓活塞對(duì)電池兩個(gè)平的表面施加壓力13KN（壓強(qiáng)17.2Mpa），當(dāng)達(dá)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(gè)相互垂直的方向加速（加速要求：初始3ms內(nèi)最小平均加速度應(yīng)達(dá)到75g，峰值加速度介于125-175g）。試驗(yàn)溫度20±5℃。樣品應(yīng)不起火、不爆炸，另外樣品不漏液。

（4）振動(dòng)：電池經(jīng)受簡(jiǎn)單的調(diào)諧振動(dòng)（沿3個(gè)相互垂直的方向），振動(dòng)頻率在10-55Hz范圍內(nèi)以1Hz/min的速率變化，在90-100min內(nèi)恢復(fù)回來(lái)，振幅為0.8mm。樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不泄漏。

（5）熱沖擊：樣品在一自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)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(yīng)不起火、不爆炸。

（6）熱循環(huán)測(cè)試：電池放于測(cè)試室內(nèi)并承受以下循環(huán)：

①30min內(nèi)升溫至70±3℃，保溫4h。

②30min內(nèi)降溫至20±3℃，保溫2h。

③30min內(nèi)升溫至40±3℃，保溫4h。

④30min內(nèi)降溫至20±3℃。

⑤重復(fù)上述循環(huán)9次。

⑥10次循環(huán)后，電池放置7天待檢。樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

（7）高空模擬：樣品電池在絕對(duì)壓力為11.6Kpa(1.68psi)、20±3℃（68±5°F）條件下貯存6小時(shí)。樣品電池不爆炸或起火,不能有穿孔或泄漏。

6、充放電試驗(yàn)

（1）充放電循環(huán)：測(cè)試溫度25℃，電芯按照制造商的要求進(jìn)行充放電循環(huán)，循環(huán)至容量為初始標(biāo)稱容量的25％時(shí)或連續(xù)循環(huán)90天后終止。樣品應(yīng)不出現(xiàn)任何安全性事件。

（2）短路試驗(yàn)：用阻值小于0.1Ω的銅線對(duì)電池正負(fù)極進(jìn)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(yàn)在室溫60±2℃情況下進(jìn)行）。樣品應(yīng)不起火、不爆炸，外殼或電池殼體溫度不超過(guò)150℃。

（3）非正常充電測(cè)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(qiáng)制放電試驗(yàn)：電芯室溫完全放電，與一定數(shù)量的同型號(hào)新電芯串聯(lián)后，對(duì)形成的電池組進(jìn)行短路測(cè)試。樣品應(yīng)不起火、不爆炸。

（5）過(guò)充：電池在滿電條件下以3C,10V恒流、恒壓對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)電流達(dá)到100mA時(shí)，轉(zhuǎn)為恒壓充電48小時(shí)。

7、標(biāo)識(shí)

電池應(yīng)標(biāo)識(shí)制造商名字、商標(biāo)名或商標(biāo)、款式設(shè)定。電池應(yīng)標(biāo)識(shí)Warning，并有相應(yīng)的描述。

二、ExtraEnergy標(biāo)準(zhǔn)

Extra

Energy認(rèn)證是一個(gè)非營(yíng)利性的組織，總部在德國(guó)坦拿，主要工作是集中全球的輕型電動(dòng)車的中立性的信息，并提供增值服務(wù)，其中相關(guān)鋰電池的安全性檢測(cè)非常嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)，得到大部分歐洲客戶的認(rèn)可。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下表。

測(cè)試方法試前狀態(tài)測(cè)試方法安全標(biāo)準(zhǔn)

1非正常充電室溫，空電，原廠組裝。去除保護(hù)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(guò)充電至1.5倍標(biāo)稱電壓。

不起火，不爆炸；試驗(yàn)過(guò)程電池殼溫小于120℃；實(shí)驗(yàn)?zāi)咀啦槐蛔平梗会尫艢怏w無(wú)毒。

2短路

室溫，原廠充電器充至滿電，原廠組裝。

去除保護(hù)電路及管理電路，在電池組充滿電的情況下，電池組的正負(fù)極直接短路。

不起火，不爆炸；試驗(yàn)過(guò)程電池殼溫小于120℃；實(shí)驗(yàn)?zāi)咀啦槐蛔平梗会尫艢怏w無(wú)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(duì)電池組進(jìn)行擠壓。

不起火，不爆炸；電池溢出的氣體、固體及液體無(wú)毒。

三、CE認(rèn)證

近年來(lái)，在歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)（歐洲聯(lián)盟、歐洲自由貿(mào)易協(xié)會(huì)成員國(guó)，瑞士除外）市場(chǎng)上銷售的商品中，CE認(rèn)證標(biāo)志的使用越來(lái)越多，加貼CE認(rèn)證標(biāo)志的商品表示其符合安全、衛(wèi)生、環(huán)保和消費(fèi)者保護(hù)等一系列歐洲指令所要表達(dá)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(fù)載電流的變化而改變。本應(yīng)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(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)載入Dallas電池管理器件的評(píng)估軟件，用于電量計(jì)應(yīng)用中。器件通過(guò)累積電流寄存器(ACR)監(jiān)視流入和流出Li+電池的電流，并將ACR的數(shù)據(jù)與已計(jì)算出的電池滿電量和空電量進(jìn)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(chuàng)造一個(gè)盡可能與實(shí)際應(yīng)用相類似的環(huán)境。其中包括保護(hù)電路、放電曲線(包括實(shí)際應(yīng)用中有效電流和待機(jī)電流的典型值)、充電曲線、及應(yīng)用的周圍環(huán)境溫度。因此要求對(duì)電池充電和放電過(guò)程進(jìn)行模擬，并且要相應(yīng)調(diào)整工作溫度。通常情況下，應(yīng)該以10°C為步長(zhǎng)，在0°C至40°C范圍內(nèi)獲取各種電池特性參數(shù)。同時(shí)，評(píng)估軟件所要求的溫度點(diǎn)間隔也是10°C。

有效電流指用戶使用過(guò)程中Li+電池的典型輸出電流。待機(jī)電流指空閑狀態(tài)時(shí)Li+電池的典型輸出電流。

評(píng)估軟件電量計(jì)部分中ActiveEmpty和StandbyEmpty分別對(duì)應(yīng)Li+電池以有效電流放電和待機(jī)電流放電到空電壓(由用戶定義)的點(diǎn)。空電量點(diǎn)如圖1所示，相關(guān)說(shuō)明見步驟5。用戶可以定義不同的有效空電量點(diǎn)和待機(jī)空電量點(diǎn)。充電電路將Li+電池充分充電的點(diǎn)定義為滿電量點(diǎn)。有關(guān)使用內(nèi)置電量計(jì)的Dallas電池管理器件的詳細(xì)說(shuō)明，參見應(yīng)用筆記131：Lithium-IonCellFuelGaugingwithDallasSemiconductor。

2.校準(zhǔn)器件的失調(diào)寄存器

根據(jù)器件數(shù)據(jù)資料的說(shuō)明，將Dallas電池管理器件與Li+電池正確連接后，應(yīng)校準(zhǔn)器件的失調(diào)。借助于所選器件的評(píng)估軟件，可以很容易的對(duì)器件的失調(diào)進(jìn)行校準(zhǔn)。確認(rèn)電路中沒(méi)有接入負(fù)載，然后點(diǎn)擊Meters標(biāo)簽中的CalibrateOffset按鈕。如果不使用評(píng)估軟件，可根據(jù)應(yīng)用筆記224：CalibratingtheOffsetRegisteroftheDS2761，逐步校準(zhǔn)失調(diào)。

3.開始記錄數(shù)據(jù)

使用評(píng)估軟件可以很容易的記錄數(shù)據(jù)。只需進(jìn)入DataLog標(biāo)簽，設(shè)置SampleInterval為15秒并點(diǎn)擊LogData。建議采用15秒的間隔時(shí)間，因?yàn)樵摃r(shí)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(shù)據(jù)點(diǎn)。所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將被記錄在指定的文件中，直到點(diǎn)擊StopLoggingData按鈕。

4.在室溫下激活電池

首先必須對(duì)電池進(jìn)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(dòng)。因此，建議在測(cè)試電池特性之前使其經(jīng)過(guò)20次完全充放電周期。在這一過(guò)程中無(wú)需記錄數(shù)據(jù)，但如果進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄有助于用戶監(jiān)視其他電池失調(diào)參數(shù)，以用于最終數(shù)據(jù)分析。

5.從最高溫度開始校準(zhǔn)

通常建議從最高溫度開始測(cè)試電池的特性，因?yàn)榇藭r(shí)Li+電池容量最大，適合作為其他數(shù)據(jù)的參考點(diǎn)。設(shè)定電池工作在最高溫度下，將電池充分放電至待機(jī)空電量點(diǎn)。隨后，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求的充電曲線對(duì)電池充分充電，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是該溫度下的滿電量點(diǎn)。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(diǎn)。最后，將負(fù)載變?yōu)榇龣C(jī)電流并繼續(xù)放電，直至電壓降到待機(jī)空電壓，以確定待機(jī)空電量點(diǎn)。

如果想加速該過(guò)程，用戶可以將電流從有效電流逐步降低至待機(jī)電流。如圖1所示，設(shè)定有效電流為200mA，待機(jī)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(diǎn)，然后，經(jīng)過(guò)幾秒鐘后，再以100mA的電流對(duì)電池放電，使其再次達(dá)到空電壓點(diǎn)。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(wěn)定在空電壓，該點(diǎn)即為待機(jī)空電量點(diǎn)。這樣，不需要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的5mA放電過(guò)程，即可使電池快速達(dá)到相同的空電量點(diǎn)。

6.在各個(gè)溫度下重復(fù)操作

一旦到達(dá)某一溫度的待機(jī)空電量點(diǎn)，立即轉(zhuǎn)入下一個(gè)溫度，并開始對(duì)電池充電直至電池滿充。充電完成后即到達(dá)該溫度的滿電量點(diǎn)。然后將電池放電到有效空電量點(diǎn)和待機(jī)空電量點(diǎn)。在所有需要的溫度上重復(fù)上述操作，完成對(duì)電池特性的測(cè)量。

從特性參數(shù)中篩選關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)

評(píng)估軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以帶制表分隔符的格式記錄在文本文件中，方便導(dǎo)入電子表格。然后可以通過(guò)分類或繪制圖表的方式，篩選出所需要的數(shù)據(jù)。

7.找出所有需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)

用戶可以對(duì)記錄文件里的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，標(biāo)記出所有滿電量點(diǎn)、有效空電量點(diǎn)以及待機(jī)空電量點(diǎn)。完成上述過(guò)程的簡(jiǎn)單辦法是，瀏覽所有數(shù)據(jù)，查找Current列并觀察電流讀數(shù)的變化情況，并且在電子表格中沒(méi)有用到的列插入“x”。例如，當(dāng)電池從充電狀態(tài)變?yōu)榉烹姞顟B(tài)時(shí)，記為滿電量點(diǎn)；當(dāng)電池停止以有效電流放電時(shí)，記為有效空電量點(diǎn)；當(dāng)電池從放電狀態(tài)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)時(shí)，記為待機(jī)空電量點(diǎn)。然后通過(guò)電子表格的自動(dòng)篩選(AutoFilter)功能，可以很方便地查看各個(gè)重要的標(biāo)記點(diǎn)。

表1給出了獲取Li+電池特性時(shí)，使用DS2761采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)篩選后，標(biāo)記出的各個(gè)重要數(shù)據(jù)點(diǎn)的范例。本例中，電池以900mA的恒定電流充電，直至電壓達(dá)到4.2V。然后繼續(xù)充電保持電池電壓穩(wěn)定在4.2V，直到電流逐漸降至70mA，該點(diǎn)即為滿電量點(diǎn)。電池以350mA電流放電，直至電壓降到3.0V，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)有效空電量點(diǎn)。電池以3mA電流放電至電壓降到2.7V，這一點(diǎn)則對(duì)應(yīng)待機(jī)空電量點(diǎn)。分別在40°C、30°C、20°C、10°C以及0°C下獲取電池特性參數(shù)。

如果在步驟4的電池激活過(guò)程中記錄了數(shù)據(jù)，可以對(duì)空電量點(diǎn)進(jìn)行比較，以判斷其是否有增加或減少，進(jìn)而判斷電流值是否存在失調(diào)。因?yàn)槭窃诤銣貤l件下完成這一激活過(guò)程，所以如果不存在任何失調(diào)，則所有空電量點(diǎn)將完全相同。如果存在失調(diào)，則應(yīng)該根據(jù)ACR列所引入的失調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)的修正，從而準(zhǔn)確測(cè)量Li+電池特性。