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防止電池單體過(guò)放電后再充電導(dǎo)致熱失控檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-25 04:38:06 更新時(shí)間：2025-08-24 04:38:07

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

防止電池單體過(guò)放電后再充電導(dǎo)致熱失控的檢測(cè)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)解析

隨著新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及便攜式電子設(shè)備的快速發(fā)展，鋰離子電池作為核心能源存儲(chǔ)裝置，其安全性能日益受到關(guān)注。其中，電池單體在過(guò)放電后若未經(jīng)妥善處理即進(jìn)行充電，極有可能引發(fā)熱失控，造成電池起火、爆炸等嚴(yán)重安全事故。過(guò)放電會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部鋰枝晶生長(zhǎng)、電解液分解、SEI膜破裂等不可逆損傷，使電池內(nèi)部阻抗升高、產(chǎn)熱加劇，在后續(xù)充電過(guò)程中極易產(chǎn)生局部過(guò)熱，進(jìn)而觸發(fā)熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。因此，建立科學(xué)、有效的檢測(cè)機(jī)制，對(duì)防止此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。當(dāng)前，行業(yè)普遍采用“過(guò)放電后再充電風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警”檢測(cè)方案，通過(guò)系統(tǒng)性檢測(cè)項(xiàng)目、先進(jìn)檢測(cè)儀器、標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方法與嚴(yán)格檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池安全狀態(tài)的全面評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控，從而保障電池全生命周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目

為有效識(shí)別電池單體在過(guò)放電后充電所引發(fā)的潛在熱失控風(fēng)險(xiǎn)，需開(kāi)展以下核心檢測(cè)項(xiàng)目：

過(guò)放電深度檢測(cè)：評(píng)估電池在過(guò)放電過(guò)程中電壓下降至極低水平（如低于2.0V）的持續(xù)時(shí)間與最低電壓值，判斷是否進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。
充電過(guò)程電壓與電流響應(yīng)分析：監(jiān)測(cè)充電初期電壓上升速率、電流波動(dòng)情況，異常的電壓驟升或電流突增可能預(yù)示內(nèi)部短路或熱失控前兆。
內(nèi)阻變化檢測(cè)：過(guò)放電后電池內(nèi)阻顯著升高，通過(guò)交流阻抗譜（AC Impedance）或直流內(nèi)阻測(cè)量，可評(píng)估電池內(nèi)部化學(xué)狀態(tài)劣化程度。
溫度場(chǎng)分布與熱響應(yīng)測(cè)試：利用紅外熱成像儀或分布測(cè)溫點(diǎn)陣列，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電過(guò)程中的溫度分布，識(shí)別局部熱點(diǎn)。
氣體釋放檢測(cè)：通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）分析充電過(guò)程中釋放的乙烯、乙烷、氫氣等氣體，判斷電解液分解或副反應(yīng)程度。

關(guān)鍵檢測(cè)儀器

實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)項(xiàng)目需依賴高精度、高穩(wěn)定性專(zhuān)業(yè)檢測(cè)設(shè)備，主要包括：

電池測(cè)試系統(tǒng)（BTS）：支持多通道獨(dú)立控制，可精確模擬過(guò)放電與再充電全過(guò)程，具備毫秒級(jí)采樣能力。
紅外熱像儀（Thermal Camera）：如FLIR T series系列，可非接觸式捕捉電池表面溫度變化，空間分辨率可達(dá)0.03℃，用于實(shí)時(shí)熱失控預(yù)警。
交流阻抗譜儀（EIS）：用于測(cè)量電池在不同工況下的阻抗頻響特性，分析SEI膜狀態(tài)與界面反應(yīng)活性。
氣相色譜-質(zhì)譜儀（GC-MS）：用于檢測(cè)充電過(guò)程中微小氣體釋放，靈敏度可達(dá)ppb級(jí)，可識(shí)別熱失控前兆性氣體。
高精度溫控箱與安全防護(hù)艙：模擬真實(shí)工作環(huán)境，同時(shí)具備防爆、防火、泄壓功能，保障測(cè)試過(guò)程安全。

標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法

目前，國(guó)內(nèi)外已建立多項(xiàng)針對(duì)過(guò)放電后再充電安全性的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，主要遵循以下流程：

過(guò)放電處理：將電池以0.2C電流放電至設(shè)定電壓（如1.5V或2.0V），持續(xù)1小時(shí)，模擬極端過(guò)放狀態(tài)。
靜置恢復(fù)：過(guò)放后靜置12小時(shí)以上，讓電池內(nèi)部電化學(xué)狀態(tài)趨于穩(wěn)定。
再充電測(cè)試：采用0.5C恒流充電，監(jiān)測(cè)電壓、電流、溫度變化，設(shè)置閾值（如電壓上升速率＞0.1V/min或局部溫升＞5℃/min）作為熱失控預(yù)警信號(hào)。
數(shù)據(jù)采集與分析：結(jié)合EIS、GC-MS、紅外熱像等手段，采集多維度數(shù)據(jù)，建立“過(guò)放-再充”安全評(píng)估模型。
結(jié)果判定：若出現(xiàn)電壓突變、溫度失控、氣體釋放異?；騼?nèi)阻劇增，判定為“存在熱失控風(fēng)險(xiǎn)”，應(yīng)禁止該電池再使用。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

為規(guī)范檢測(cè)流程，確保結(jié)果可比性與安全性，國(guó)內(nèi)外主要參考以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 31486-2015《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子蓄電池》：規(guī)定電池過(guò)放電保護(hù)機(jī)制及再充電安全要求。
IEC 62660-2:2020《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子蓄電池第2部分：可靠性與安全》：明確過(guò)放電后的再充電測(cè)試方法與安全判定標(biāo)準(zhǔn)。
UN 38.3《聯(lián)合國(guó)關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū)》：要求電池在過(guò)放電后必須通過(guò)再充電測(cè)試，確保無(wú)熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
UL 1642《鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)》：包含過(guò)放電后充電的熱失控測(cè)試流程，要求在55℃下進(jìn)行再充電，觀察是否出現(xiàn)起火或爆炸。

綜上所述，通過(guò)系統(tǒng)化檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、先進(jìn)檢測(cè)儀器支持、標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方法執(zhí)行與權(quán)威檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)遵循，可有效識(shí)別并防范電池單體過(guò)放電后再充電引發(fā)的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)，隨著人工智能與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的引入，智能預(yù)警模型將進(jìn)一步提升檢測(cè)效率與準(zhǔn)確率，為電池安全提供更堅(jiān)實(shí)保障。