專利名稱：一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池的失效分析測(cè)試方法，尤其是利用鋰離子電池的爆炸殘留物對(duì)電池爆炸原因進(jìn)行分析測(cè)試的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在鋰離子電池在手機(jī)和筆記本電腦上應(yīng)用的越來(lái)越多，已經(jīng)成為人們生活中的必需品，但是鋰離子電池爆炸事件也時(shí)有發(fā)生，世界各國(guó)的鋰離子電池研究機(jī)構(gòu)一直致力于解決鋰電池爆炸的問(wèn)題，但到目前為止，一直沒(méi)有很好的解決辦法，還沒(méi)有哪個(gè)公司敢百分之百保證自己生產(chǎn)的電池在客戶使用過(guò)程中不會(huì)爆炸。鋰離子電池爆炸原因一般是由于過(guò)充或者短路引起，只有正確分析出電池的爆炸原因，才能對(duì)電池爆炸的機(jī)理進(jìn)行深入研究，從而找出解決電池爆炸的方法，提高電池的安全性。但是能夠?qū)﹄姵乇ㄔ蜻M(jìn)行準(zhǔn)確分析的方法還很少有人研究，導(dǎo)致目前還不能較好的分析已爆炸電池的爆炸原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確對(duì)鋰離子電池爆炸原因進(jìn)行分析測(cè)試的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是鋰離子電池爆炸原因的測(cè)試方法，按以下步驟對(duì)爆炸原因進(jìn)行分析
A、建立爆炸原因的標(biāo)準(zhǔn)，并生成分析曲線具有吸熱峰和相對(duì)平滑的標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D；B、收集電池爆炸后的產(chǎn)物；C、對(duì)收集的爆炸產(chǎn)物研磨、過(guò)篩得到粉體；D、將過(guò)篩后的爆炸粉體進(jìn)行差示掃描量熱分析，得出分析曲線；E、將得到的差示掃描量熱分析曲線與標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D進(jìn)行比較，由于過(guò)充電引起爆炸的電池其爆炸產(chǎn)物的差示掃描量熱分析曲線具有三個(gè)明顯吸熱峰，由于短路引起爆炸的電池其爆炸產(chǎn)物的差示掃描量熱分析曲線沒(méi)有三個(gè)明顯吸熱峰。
所述步驟A包括下列步驟A1、收集已知爆炸原因的電池爆炸后的產(chǎn)物；A2、對(duì)收集的爆炸產(chǎn)物研磨、過(guò)篩得到粉體；A3、將過(guò)篩后的粉體進(jìn)行差示掃描量熱分析；A4、根據(jù)差示掃描量熱分析建立各種爆炸原因的標(biāo)準(zhǔn)圖，得出熱量分析圖。
當(dāng)爆炸原因?yàn)檫^(guò)充電爆炸的電池，其產(chǎn)物的DSC曲線上有三個(gè)明顯的吸熱峰，峰值溫度分別是73℃～95℃、392℃-408℃、412℃～433℃，優(yōu)選76℃～92℃、495℃-405℃、412℃～433℃，所得到的標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D如圖1所示。
當(dāng)爆炸原因?yàn)槎搪繁ǖ碾姵?，其產(chǎn)物的DSC曲線相對(duì)平滑，沒(méi)有明顯的吸熱峰。
當(dāng)爆炸原因?yàn)獒槾淘斐呻姵囟搪芬鸨〞r(shí)，其產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D如圖2所示，其產(chǎn)物的DSC曲線為具有平緩坡度的近似直線。
當(dāng)爆炸原因?yàn)楦邷匾痣姵囟搪钒l(fā)生爆炸時(shí)，其產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D如圖3所示，其產(chǎn)物的DSC曲線為具有兩個(gè)不明顯的吸熱峰值的曲線，其峰值分別為150℃-160℃，330℃-345℃，優(yōu)選153℃-157℃，333℃-342℃。
當(dāng)爆炸原因?yàn)闊釠_擊造成電池短路引起爆炸時(shí)，其產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D如圖4所示，其產(chǎn)物的DSC曲線為具有平緩坡度的、具有一個(gè)不明顯的吸熱峰值的近似曲線，其峰值溫度為343℃-355℃，優(yōu)選346℃-352℃。
所述過(guò)篩得到的粉體是過(guò)100目～200目篩。
技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于由于過(guò)充爆炸和短路爆炸的機(jī)理不同，即爆炸時(shí)由于正負(fù)極片上的物質(zhì)不同，導(dǎo)致爆炸后所產(chǎn)生的物質(zhì)也不同。但由于其爆炸后產(chǎn)物過(guò)多，很難將其一一分辨，通過(guò)將爆炸產(chǎn)物進(jìn)行DSC分析——差示掃描量熱分析，能很好的將不同原因引起爆炸所產(chǎn)生的特征產(chǎn)物進(jìn)行很好的表征，從而分辨其爆炸引起的原因。該方法操作簡(jiǎn)單，分析結(jié)果準(zhǔn)確，能較好的分辨出鋰電池是何種原因引起的爆炸。


圖1是過(guò)充引起爆炸的產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D；圖2是針刺造成電池短路引起爆炸產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D；圖3是高溫短路引起爆炸產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D；圖4是熱沖擊造成電池短路引起爆炸產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D；圖5是實(shí)施例1中電池爆炸產(chǎn)物的DSC圖；
圖6是實(shí)施例2中電池爆炸產(chǎn)物的DSC圖。
具體實(shí)施例方式
標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D的制作本實(shí)施例所用的鋰離子電池的主要原材料如下表

準(zhǔn)備24份以上材料制成的電池，分別充電至4.2V，分成4組，每組6個(gè)，分別對(duì)4組電池進(jìn)行四種濫用實(shí)驗(yàn)，即過(guò)充(3C/10V)、針刺、外短路、熱沖擊(150℃/30min)試驗(yàn)，人為使電池發(fā)生爆炸。
將爆炸后電池內(nèi)部的殘余物倒出，除去整塊的銅箔，研磨約十五分鐘，過(guò)100目篩，得到篩下粉體。
將得到的粉體分別進(jìn)行DSC分析，過(guò)充(3C/10V)、針刺、高溫(60℃)短路、熱沖擊(150℃/30min)引起電池爆炸產(chǎn)物DSC圖依次為圖1、圖2、圖3、圖4。
從以上標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D分析可知，過(guò)充導(dǎo)致電池爆炸的產(chǎn)物與針刺、外短路、熱沖擊導(dǎo)致爆炸的產(chǎn)物的DSC分析曲線有明顯不同。過(guò)充電爆炸的電池，其產(chǎn)物的DSC曲線上有三個(gè)明顯的吸熱峰，其峰值溫度分別是76℃～92℃、400℃、412℃～433℃，而短路(針刺、外短路、熱沖擊可統(tǒng)稱為短路)引起的爆炸產(chǎn)物的DSC分析曲線沒(méi)有以上特征。
當(dāng)用戶在使用電池過(guò)程中發(fā)生爆炸后，對(duì)發(fā)生爆炸電池的產(chǎn)物用本發(fā)明的方法進(jìn)行DSC分析，得出DSC分析曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D進(jìn)行比較，就可以得知引起電池爆炸的原因。
實(shí)施例1將一未知原因引起爆炸的電池的內(nèi)部殘余物倒出、收集在一起，除去整塊的銅箔，研磨約十五分鐘，過(guò)100目篩，得到篩下粉體。然后將其得到的粉體進(jìn)行DSC分析，得出DSC分析曲線如圖5所示。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D進(jìn)行比較，與圖1極為相似，可知該電池是由過(guò)充引起爆炸。
實(shí)施例2收集一未知原因引起爆炸的電池的內(nèi)部殘余物，除去整塊的銅箔，研磨約十五分鐘，過(guò)200目篩，得到篩下粉體。然后將其得到的粉體進(jìn)行DSC分析，得出分析曲線如圖6所示。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D比較，與圖2極為相似，因此可知該電池是由于針刺造成電池短路引起的爆炸。
通過(guò)將爆炸產(chǎn)物進(jìn)行DSC分析，能很好的將不同原因引起爆炸所產(chǎn)生的特征產(chǎn)物進(jìn)行很好的表征，從而分辨其引起爆炸的原因。該方法操作簡(jiǎn)單，分析結(jié)果準(zhǔn)確，能較好的分辨出鋰電池是何種原因引起的爆炸。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池爆炸原因的測(cè)試方法，其特征在于包括以下步驟A、建立爆炸原因的標(biāo)準(zhǔn)，并生成分析曲線具有吸熱峰和相對(duì)平滑的標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D；B、收集電池爆炸后的產(chǎn)物；C、對(duì)收集的爆炸產(chǎn)物研磨、過(guò)篩得到粉體；D、將過(guò)篩后的爆炸粉體進(jìn)行差示掃描量熱分析，得出分析曲線；E、將得到的差示掃描量熱分析曲線與標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D進(jìn)行比較，由于過(guò)充電引起爆炸的電池其爆炸產(chǎn)物的差示掃描量熱分析曲線具有三個(gè)明顯吸熱峰，由于短路引起爆炸的電池其爆炸產(chǎn)物的差示掃描量熱分析曲線沒(méi)有三個(gè)明顯吸熱峰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于所述步驟A包括下列步驟A1、收集已知爆炸原因的電池爆炸后的產(chǎn)物；A2、對(duì)收集的爆炸產(chǎn)物研磨、過(guò)篩得到粉體；A3、將過(guò)篩后的粉體進(jìn)行差示掃描量熱分析；A4、根據(jù)差示掃描量熱分析建立各種爆炸原因的標(biāo)準(zhǔn)圖表，得出量熱分析圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于過(guò)充電原因引起的爆炸，其爆炸產(chǎn)物的DSC曲線上三個(gè)明顯的吸熱峰峰值溫度分別是73℃～95℃、392℃-408℃、412℃～433℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于過(guò)充電原因引起的爆炸，其爆炸產(chǎn)物的DSC曲線上三個(gè)明顯的吸熱峰峰值溫度分別是76℃～92℃、495℃-405℃、412℃～433℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于短路原因引起的爆炸，其爆炸產(chǎn)物的DSC曲線相對(duì)平滑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于當(dāng)爆炸原因?yàn)獒槾淘斐呻姵囟搪芬鸨〞r(shí)，其爆炸產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照為具有平緩坡度的近似直線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于當(dāng)爆炸原因?yàn)楦邷囟搪芬鸨〞r(shí)，其爆炸產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D為具有兩個(gè)不明顯的吸熱峰值的曲線，其峰值分別為150℃-160℃、330℃-345℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于所述兩個(gè)不明顯的吸熱峰值分別為153℃-157℃、333℃-342℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于當(dāng)爆炸原因?yàn)闊釠_擊造成電池短路引起爆炸時(shí)，其爆炸產(chǎn)物的DSC標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D為具有平緩坡度和一個(gè)不明顯的吸熱峰值的近似曲線，其峰值溫度為343℃-355℃，優(yōu)選346℃-352℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，其特征在于所述粉體是過(guò)100目～200目篩。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池爆炸原因測(cè)試方法，它是通過(guò)建立爆炸原因的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)發(fā)生爆炸的電池的殘留物進(jìn)行收集，然后研磨過(guò)篩得到粉體，并對(duì)過(guò)篩后的產(chǎn)物進(jìn)行差示掃描量熱分析；將分析所得的差示掃描量熱分析(DSC)曲線與標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D進(jìn)行比較以確定其爆炸原因。標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)D是通過(guò)分析標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池的特定爆炸原因所得到的差示掃描量熱分析(DSC)曲線。本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單，分析結(jié)果準(zhǔn)確，能較好的分辨出鋰電池引起的爆炸的原因。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101046503SQ20061006009
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者曹建華, 毛煥宇 申請(qǐng)人:深圳市比克電池有限公司