防止鋰離子電池起火 從正確的乾電芯絕緣測試做起

作者 : Chroma供稿

鋰離子電池芯的絕緣測試從防火需求觀點來看,其應當為一個電極間「距離」的測試…

各式使用鋰離子電池的產品包含電動車的起火事故大部分都發生在充電的時候。主因為負極材料(石墨或混矽材)在經過反覆充放電的週期會持續膨脹(圖1)造成正負極之間極距縮短,導致原本電極間因電極毛邊或金屬異物混入而使有效距離短於應有設計,就容易演變為內部短路。

 

圖1:石墨負極材料在鋰離子電池充放電過程所產生的厚度變化。

 

所以鋰離子電池芯的絕緣測試從防火需求觀點來看,其應當為一個電極間「距離」的測試,而非絕緣電阻值的測量。從空氣的崩潰電壓與距離資料來看(圖2),即使距離短至數μm的情況下,崩潰電壓也高於350V,故絕緣耐壓測試需高於此電壓。於測試中判斷是否發生絕緣崩潰(Breakdown)或電氣閃絡(Flashover)可以有效檢測絕緣距離是否足夠(圖3)。

 

圖2:空氣的崩潰電壓與距離關係。

 

圖3:測試過程的電氣閃絡。

 

除了起火防止,隔離膜內的電子導電雜質(漏電流)可能造成過高的自放電。此部分之檢測電壓就不需太高,而且需等待真實漏電流呈現之時間較長。Chroma 11210 的+Flash測試功能提供兩階段間斷式高低電壓測試,可分別設定時序、取樣積分時間、測量檔位與不良判定條件,充分滿足鋰離子電池電芯兩個面向的絕緣品質檢測需求。

 

圖4:Chroma 11210 + Flash 測試功能在LIB絕緣測試的應用。

 

Chroma 11210電池芯絕緣測試器以獨特的電氣閃絡(Flashover)檢出技術和+Flash測試功能可用於鋰離子電池(乾電芯)檢測在電解液填充前的有效絕緣距離是否足夠以及是否有異常電子漏電,降低鋰離子電池起火風險避免潛在絕緣不良品進入下一生產階段或流入終端市場。

(本文由Chroma提供)

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年6月號

 

 

 

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