電池の安全性試験の種類

リチウムイオン電池の安全性試験の種類

 

このページでは、リチウムイオン電池の安全性試験である

 

・リチウムイオン電池の安全性試験の種類

 

・電気的な試験

 

について解説しています。

 

 

リチウムイオン電池の安全性試験の種類

リチウムイオン電池の安全性試験の位置づけのページにも記載の内容を、こちらのページにも引用します。

 

 

(以下引用文)

 

リチウムイオン電池などの安全性を評価するための試験として、安全性試験と呼ばれる試験があります。

 

リチウムイオン電池は電池に圧力を加え変形させたり、燃焼させたりすると破裂・発火に至る可能性があるものです。

 

そのため、安全性も電池設計における重要なパラメータの一つです。

 

そして、ある電池が一定の水準を超えた安全な電池かどうかを判断するために、電池の認証機関による安全性試験を行い、認証機関の水準を超えると電池に認証マークを入れることができます。

 

飲み物の特保マークのように、電池にも安全ですよといった意味を持つ認証マークが張られていた方がお客さんも安心ですし、より買いたくなりますよね?

 

(引用文完)

 

 

そして、この安全性試験は以下のような種類に大きく分けることができます。

 

@電気的な試験
A機械的な試験
B熱的な試験

 

ただし、消費者のニーズによっては熱的な試験と電気的な試験の両方の要素をふくんだ試験を要求した試験もあり、あくまで目安として分類されています。

 

以下に各々の分類について解説していきます。

 

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リチウムイオン電池の安全性試験の位置づけ

 

 

電気的な試験

電気的な安全性試験とは、例えば端子電圧を極端に上げたり、大電流を通電するといった非常に厳しく電気的な特性試験を行った際に、安全であるかどうかを評価する試験と言えます。

 

そして、この電気的な安全性試験には以下の試験が挙げられます。

 

過充電試験

 

過充電試験とは電池を過充電状態にした際に、電池が破裂発火やガス発生が起きるかどうかを評価する試験です。

 

過充電状態といっても様々であり、通常電池使用時の電圧である3〜4V付近から離れた電圧である10V付近まで上げる試験や比較的近い5V付近で止める試験など幅があります。

 

電圧が高い方がより厳しい過充電試験と言え、他には過充電状態にしておく時間などにより試験の厳しさや試験の結果は変化します。

 

正極活物質にリン酸鉄リチウムを使用した電池では、過充電時に結晶構造の分解による酸素の放出がないため、破裂・発火を起こしにくい過充電耐性が高い材料の一つです。

 

 

過放電試験

 

過放電試験とは電池を過放電状態にした際に、電池が破裂発火やガス発生が起きるかどうかを評価する試験です。

 

強制的に放電させるため、強制放電試験と呼んだりもします。

 

過放電状態といっても様々であり、電池使用時の下限電圧である2〜3V付近から離れた電圧である0V付近までで放電を止める試験から、逆充電状態(負極の電位が正極の電位より高くなる。端子電圧が負の値の状態)まで引張る試験など、試験の厳しさに幅があります。

 

電圧がより引くところまで引張る方がより厳しい過放電試験と言え、他には過放電状態にしておく時間やレートなどにより試験の厳しさや試験の結果は変化します。

 

一般的に、過充電試験ほど過酷な試験ではなく、何も起こらないことが多いです。

 

 

外部短絡試験

 

外部短絡試験とは電池の内部でなく、外部にある端子間で短絡(ショート)させた際に、電池の破裂発火やガス発生が起きるかどうかを評価する試験です。

 

外部で短絡させる際の抵抗値により、通電電流Iが変化するため(オームの法則 V=IRで算出されます)、電池の自己発熱量にも影響を与え、試験の厳しさが変化します。

 

外部抵抗が小さいほど、厳しい試験と言えます。

 

外部抵抗の大きさが試験の厳しさに大きく影響を与えますが、過充電試験と比べますと破裂・発火に至ることは少ない傾向にあります。

 

 

A機械的な試験、B熱的な試験は別ページにて解説しています。

 

 

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過充電試験とは?
過放電試験とは?
外部短絡試験とは?

 

 


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