六、安全性测试
根据国家技术安全法规定,电池的安全性能测试内容包括耐过充、过放能力,短路,耐高温,钻孔试验,力学性能,抗腐蚀性能等测试。
(1)耐过充、过放能力的测试在过充、过放情况下,密封的电池内气体过度累积,内压升高,如果超过设计极限,会发生爆裂,危及人身安全,这是不允许的。在电池设计中,通常采用负极过量的方式来避免气体在电池内部过度累积,在正极中加人反极物质,进行反极保护。
测试电池的过充、过放能力,通常采用连续充电试验。即在(20±5) ℃条件下,采用恒压充电,控制起始电流不大于I1 (A)电流,当某一电池最早到达充电终止电压(最高达4. 2V)时,电池组需能自动停止充电,连续操作5次,充电保护装置都应动作。再如采用过放电和过充电法,第一步在(20±5)℃条件下,先以11 (A)电流进行放电,当某一电池达到放电终止电压(2. 52V)时,就使用生产厂提供的或推荐的专用充电器,在(20±5) ℃条件下充电至充电终止电压(4. 2V);第二步在(20±5)℃条件下,以13 (A)电流放电,直到某个电池电压为零,然后电池在(20±5)℃条件下,用13 (A)电流充电直到某个电池电压达到0. 5V。标准规定经过以上两种试验后电池不得出现漏液、放气、爆炸、起火和产生明显形变等异常现象。
(2)短路测试在短路测试时,电路可能会出现喷碱、泄漏等情况。一般应有较好的防护措施。常见的测试条件是将电池充足电,在室温下将电池两极短接1h,允许有泄漏发生,但电池不能起火或爆炸。
(3)耐高温测试电池禁止投人火中,对电池的储存或使用温度条件也是有规定的。通常耐高温测试温度分为高温、低温两个阶段。高温区测试即投人火中进行测试,低温区温度为100~2000℃。低温区包括两种方法:一是将要测试的电池允满电后投入沸水中(100℃ ) 、保持2h,电池必须无爆炸和泄漏;二是将充满电的电池放人150℃的恒温箱中保持10min,电池必须无爆炸和泄漏。
(4)钻孔试验在受到外界尖锐物体的冲击时,电池可能会被刺破外壳,如果刺人物是金属,则正负极会短路,带来一定的危险。应进行钻孔试验,钻头通常为导电性的。测试条件:钻头直径为1. 0mm,径向钻穿,允许电池有漏液发热,但不允许爆炸。由于此试验属于破坏性试验,要有安全措施和设备,保证安全。
(5)力学性能测试常用的力学性能试验有碰撞试验与振功试验。在(20±5)℃条件下,将电池从1.0m高度上跌落至木板上,一个方向进行两次跌落试验。观察电池是否发生电解液泄出、爆炸情况,并不产生明显的形变缺陷。
国标中对电动道路车辆蓄电池规定的耐振动性能试验分为三步进行。
①用生产厂家提供的专用充电器,按照规定的充电方法将电池充满电。
②将充满电的电池安装在振动试验台上,使电池以I3 (A)电流放电。
③使电池以30~35Hz频率上下方向振动,振动的电池最大加速度为30m/s2,时间为2h,并观察电池放电电压是否有异常变化及电池是否有泄漏等情况。
(6)抗腐蚀性能测试抗腐蚀测试通常为电化学测试法,即盐雾试验法。测试时,将电池暴露在测试箱内,并向测试箱中喷人经雾化的试验溶液,细雾在自重作用下均匀地沉降在试样的表面,试验溶液为5%的食盐溶液,其中总固体含量不超过20μg/g,pH值为6. 5~7. 2。试验时盐雾箱内温度应保持恒定。电池在盐雾箱内的时间为48h,试验后,电池容量应有显著的降低,外壳金属部分不应有多处锈迹,不得有锈孔和明显点蚀,严禁有泄漏、爆炸。