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电池鼓壳和爆炸的原因分析

来源: 电池招聘网      作者:batthr     发布时间:2018-06-13 09:10:07     浏览次数:883    

  设计规范

  由于全球手机有数亿只,要达到安全,安全防护的失败率必须低于一亿分之一。由于,电路板的故障率一般都远高于一亿分之一。因此,电池系统设计时,必须有两道以上的安全防线。常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过充的防护重任,完全交给电池组上的保护板。虽然保护板的故障率不高,但是,即使故障率低到百万分之一,机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。

  电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护,每道防护的失败率如果是万分之一,两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。常见的电池充电系统方块图如下,包含充电器及电池组两大部分。充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电,充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。电池组包含保护板及电池芯两大部分,以及一个PTC来限定最大电流。

  电芯以手机电池系统为例,过充防护系利用充电器输出电压设定在4.2V左右,来达到第一层防护,这样就算电池组上的保护板失效,电池也不会被过充而发生危险。第二道防护是保护板上的过充防护功能,一般设定为4.3V。这样,保护板平常不必负责切断充电电流,只有当充电器电压异常偏高时,才需要动作。过电流防护则是由保护板及限流片来负责,这也是两道防护,防止过电流及外部短路。由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。因此,一般设计是由该电子产品的线路板来提供第一到防护,电池组上的保护板则提供第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于3.0V时,应该自动关机。如果该产品设计时未设计这项功能,则保护板会在电压低到2.4V时,关闭放电回路。

电池鼓壳和爆炸的原因分析

      总之,电池系统设计时,必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。其中保护板是第二道防护。把保护板拿掉后充电,如果电池会爆炸就代表设计不良。

  上述方法虽然提供了两道防护,但是由于消费者在充电器坏掉后,常会买非原厂充电器来充电,而充电器业者,基于成本考虑,常将充电控制器拿掉,来降低成本。结果,劣币驱逐良币,市面上出现了许多劣质充电器。这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的最重要因素,因此,劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。

  当然,并非所有的电池系统都采用如上图的方案。在有些情况下,电池组内也会有充电控制器的设计。例如:许多笔记型计算机的外加电池棒,就有充电控制器。这是因为笔记型计算机一般都将充电控制器做在计算机内,只给消费者一个适配器。因此,笔记型计算机的外加电池组,就必须有一个充电控制器,才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。另外,使用汽车点烟器充电的产品,有时也会将充电控制器做在电池组内。

  最后的防线

  如果电子的防护措施都失败了,最后的一道防线,就要由电芯来提供了。电芯的安全层级,可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于,电池爆炸前,如果内部有锂原子堆积在材料表面,爆炸威力会更大。而且,过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线,因此,电芯抗过充能力比抗外部短路的能力更重要。

  铝壳电芯与钢壳电芯安全性比较铝壳相对于钢壳具有很高的安全优势。

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