检测|Testing
编辑/徐航
信息技术设备中的锂离子电池
充放电电路的安全测试 O文/雷晓阳
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效率等显著优点。锂离子电池可以做得很薄很小，提高了应用锂离子电池的电子产品的设计灵活性。但是不断出现的锂离子电池爆炸事件，使锂离子电池的安全问题引起人们关注，在国家强制认证标准 GB4943-2001《信息技术设备的安全》中，明确提出了对于信息技术设备产品的锂离子电池的充放电电路的测试要求。下面具体分析这类产品的锂离子电池充放电电路的安全测试。
一、强制性认证标准的相关要求
标准要求使用电池的设备在设计上应保证在正常条件下，设备出现单一故障，包括设备电池组件内电路的故障后，能减小着火、爆炸和化学泄露的危险。且对于可充电的电池电路，应该保证电池充电电路的输出特性与它的可再充电的电池特性相一致；对不可再充电的电池，应防止以超出制造厂商推荐的速率放电和无意识的充电；对于可再充电的电池，应防止以超出制造厂商推荐的速率充电和放电，以及反极性充电。
依据标准要求，需要依次在
52万试微绿》2011·12
如下每一条件下充电一个周期（7h）：电池充电电路调节到最大充电速率，在充电电路中可能出现的任何单一元器件失效会导致电池的过充电的故障；任何单一元器件失效，使得可充电电池反极性充电。对于超放电速率时，电池应在受试电池的负载电路中开路或短路任何限流或限压元器件的情况下承受快速放电。进行每项试验时，出现以下任何现象都是不可接受的：电池外包装的龟裂、断裂或爆裂引起的化学泄露严重地影响所要求的绝缘；电池爆炸而导致人身伤害，即不可出现能造成伤害的碎片等；火焰蔓延到熔融的金属掉落到设备外壳的外侧；设备还应承受标准5.3.8.2条款的抗电强度试验要求。
二、锂离子电池充放电的安全要求及实测分析
1.充电过程分析
首先，需要了解一下锂离子电
池的整个充电过程，再分析电池控制芯片的充电控制过程，并就电池控制芯片的控制功能对故障设置进行分析。图1是锂离子电池的典型充电过程曲线。
锂离子电池的充电过程主要分为三个阶段：预充电阶段、恒流充
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图1锂离子电池的典型充电过程曲线电阶段、恒压充电阶段，整个过程需要有精确的外围充电控制回路，对整个充电过程进行实时控制和监测，并对充电电流进行预设置和监测，充电电流需要根据锂离子电池的充电特性进行预设置。一般当锂离子电池以5倍的充电电流充电时，容易造成锂离子电池内的锂原子堆积，致使电池内阻短路，使得放电电流瞬间增大，从而释放出大量热量及气体，电池包内的压力急剧上升造成电池爆炸。虽然锂离子电池包内部也对过压和过热有保护措施，但外围的充电控制电路还需要进行另外一重保护，应尽量避免出现电池的过充电。锂离子电池的放电需注意两点：第一，放电电流不能过大，过大的电流会导致电池内部发热，有可能会造成永久性的损害，第二，绝对不能过放电，一旦放电电压低于放电截止电压，将可能导致电池报废。且锂离子电池在结构上也应当充分考虑电池的反极性充电的可能