电动自行车用锂电池的电气安全试验研究

1. 电气安全试验的意义

同时，电气安全试验也能帮助制造商，更及时的发现产品设计和生产中的潜在问题，进而改进了电池的安全性能，达到质量控制的效果，提升电动自行车的整体质量，增加其市场竞争力 [1]。在试验当中，技术人员会逐渐的探索和验证出新的电池材料和设计方案，推动锂电池技术不断的创新、发展，以实现了更高的电池性能。在完成电气安全试验后，其试验结果就可以为新能源行业提供科学的标准，推动电动自行车规范发展，保证市场上的产品质量更加统一。此外，通过严格的安全试验，则可以减少因锂电池故障而引发的火灾、爆炸等安全事故，降低了社会和经济方面的损失。

2. 电动自行车用锂电池的电气安全试验方法

2.1 静电放电试验

对电动自行车用锂电池进行静电放电试验，能够有效评估出锂电池在遭受静电放电时的耐受能力以及安全性。在试验的时候，需要先选择静电放电发生器等一些试验设备，并且要设备是符合相关标准要求的。然后在符合试验要求的实验室环境中进行静电放电的试验，在试验过程中，需要保证温度、湿度等环境条件符合规定。这时就要从电动自行车锂电池中，随机选取样品，保证样品具有随机性，检查样品的外观和电气性能，使其处于正常的工作状态。然后，就要根据试验标准，设定静电放电电压等试验参数，并选择出合适的放电模式，可以采用接触放电和空气放电等方法，并模拟出实际使用环境中可能出现的静电情况。试验人员需要设定放电的次数，对于每个样品都要进行多次放电，以保证最终试验结果是可靠的。将静电放电发生器的放电头，直接接触到锂电池样品的导电部分，并开始放电。或者也可以在样品附近进行空气放电，模拟出静电在空气中传播到样品的实际情况。在放电过程中，试验人员需要监测锂电池的实际电气性能变化，记录其电压变化、温度升高等异常现象。

2.2 过充电试验

在进行过充电试验的时候，主要是为了评估锂电池在过充电条件下，自身的安全性以及性能的表现。锂电池出现过充电现象，就会导致其内部压力增加，温度升高，在严重时，会出现泄漏或爆炸等风险，所以就要对过充电进行试验，提升锂电池的安全性 [2]。电池组在实际运用中要具有过充电保护功能，若充电电压高于安全阈值，则可自动切断正在充电的电路，有效遏制电池出现过充电现象。在进行项目模拟时，要确认当前外部充电环境不佳，即充电安全电路全部失效，对相关电池组开展过充电试验。在试验之前，可以准备可调节电压和电流的充电器、温度传感器等设备，并保证试验在符合安全标准的实验室环境中开展，提升试验的安全性。接下来，就要从电动自行车锂电池中随机选取样品，保证样品的外观和电气性能都是正常的。这时，试验人员就要设定超过锂电池额定充电电压和电流的参数，以模拟过充电的条件，根据国家标准委发布的GB 43854—2024《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》，要求过充至1.5倍单体电池充电限制电压，或者是充电总时间达到一个半小时，在模拟过程中，单体电池不会出现起火、爆炸等问题，达到过充电试验效果。试验人员可以将锂电池样品连接到充电设备当中，并开始过充电试验，人员需要在试验中，使用监测仪器，实时的监测锂电池的电压、电流、温度等变化，在充电过程中，试验人员也要仔细的观察锂电池是否出现膨胀、冒烟或爆炸等现象，并对锂电池变化进行详细的记录，检查锂电池是否还能正常工作，以充分的评估锂电池在过充电条件下的实际性能。

2.3 过放电试验

在过放电试验中，主要是为了能够评估出锂电池在过放电条件下，自身的安全性以及性能表现。一旦出现过放电现象，那么就会导致锂电池电压下降到危险的水平，进而损害到电池的性能，甚至会引发一系列的安全问题。所以，就要开展过放电试验，以有效保证电池自身的安全性和可靠性。为保障过放电试验操作效果，在开展该项试验时若电池放电时的电压已达到最低电压，则电池组可自动切断正在放电的电路，利用该举措有效控制该行为给电池带来的损害。过放电操作过程中，引发其保护的条件为电池组处在低电量工作环境内，可产生过放电现象，利用相关试验确保电池组运用安全性。在进行试验的时候，需要先选择出较为合适的放电设备以及监测仪器，保证试验环境更加安全，准备一定的防护措施。然后就要选择具有代表性的样品，保证样品处于正常的工作状态。在放电试验中，根据 GB 43854—2024《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》内容，需要在电池充满电后，仍然对电池以 2I₂ （A）的电流进行放电，共持续 90min ，然后再静置 1 小时，观察电池情况。在放电条件下，单体电池需要保持安全状态，不发生起火、爆炸等危险，考察单体电池电压低于放电截止电压后持续发电的安全性[3]。

2.4 外部短路试验

在开展外部短路试验的时候，主要是为了能够有效评估锂电池在外部短路条件下，其在安全性和性能等方面的表现。出现外部短路问题，就会导致电池电流急剧增加，温度升高，从而引发了电动自行车起火、爆炸等安全问题，为了避免出现这一问题，那么就要对锂电池进行过外部短路试验，保证电池在使用时更加的安全。若电池组出现外部短路，要在安全时间范围内自动切断电路，确保电池组整体应用安全。开展电池组外部短路试验时，要利用全新技术模拟不同电池组运行情况，即遭遇意外等情况下电池组的运行状态，若其正负极和导体直接连接，则说明出现短路，需进行合理调整，提升电池组使用安全。外部短路为当前电池组安全问题的常见形式，利用外部短路试验可积极调整电池组运行环境，满足安全性运行需求。在试验前，需要先准备能够模拟外部短路条件的设备，保证短路测试更加高效。在进行试验的时候，也要准备防护罩以及灭火设备，保证试验环境是安全的，不会对人员产生安全威胁。在准备试验样品的时候，一般是随机抽取，并保证样品的的外观、性能都是正常的。在开展试验的时候，需要设定具体的短路条件，保证短路电阻接近零，设计具体的连接方法，以模拟出真实的短路情况。试验人员在模拟短路情况的时候，也要利用监测设备，对锂电池的电流、电压以及温度变化进行监测，让数据采集更加准确。在具体试验过程中，主要是将锂电池样品连接到短路测试设备当中，并启动短路过程。人员在试验中进行观察，并记录锂电池的实际变化情况，仔细观察锂电池在短路过程中是否出现了异常发热、膨胀、冒烟等安全隐患，并对安全隐患进行详细的记录。

参考文献：

[1] 奚迪 , 方道军 , 钱伶琳 . 电动自行车用锂电池的电气安全试验解析与标准比对 [J]. 环境技术 ,2024,42(11):258-262.

[2] 周瑞阳 . 电动自行车充电电气安全技术分析 [J]. 中国设备工程 ,2023,(24):232-234.

[3] 沈援海 , 郑发秀 , 邱瑞 , 等 . 电动自行车及充电器电气安全风险分析[J]. 环境技术 ,2023,41(08):163-167.

作者简介：姓名：王晟妍；性别：女；出生年月：1982.12 ；籍贯：天津；民族：汉族；最高学历：大学本科；目前职称：工程师；研究方向：工程技术质量