电池品质与安全测试的发展与趋势

绿能产业是当今最热门的行业之一，相关的研究发展遍及太阳能发电，风力发电，LED照明，燃料电池，油电混合汽车，基础热电、光电材料，等等。对于消费性产品来说，电池，是目前储存能源最重要的设备之一。常见的可充式电池 (蓄电池) 包括铅蓄电池 (Lead-acid)，镍镉电池 (NiCd) ，镍氢电池 (NiMH) ，锂离子电池 (Li-ion) ，锂离子聚合物电池 (Li-Poly) 等等。然而，因为这些产品需要在各种不同的环境下使用，使得充电电池有可能在恶劣的环境下被操作。或者容易遭受到落摔、冲击，更甚至因为与钥匙、发夹等导电物放在一起，而造成短路的危险。

因为品质不良或人为不当操作，而造成的燃烧、爆炸意外，屡屡出现在新闻报导中，令大众因而感到惶恐。如今，除了这些消费性产品外，电动车、电动机车、飞机、航空器，等等需要大型电池的产品，往往搭载更先进，储存能量更多的电池。如何开发效能更高的电池，并同时兼顾安全性，是目前科学家积极研究的重点。

为了因应这些可能的风险，各国政府纷纷制定相关法规，来规范电池产品的设计及生产品质，并提早发现任何可能潜在的危险。目前，各国的法规与标准有：

全球 CB: IEC 62133:2002; 危险物品运输试验标准手册 UN 38.3 (UNDOT)

美洲 UL: UL 1642 (电池芯) UL 2054 (电池封装), UL 2580 (电动车电池), SAE J2464 J2929 (电动车、油电混和车)

欧盟 CE: EN 62133:2003

日本 PSE: DENAN Ordinance Article 1, Appendix 9; IEC 62133:2002; JIS C8712:2006; JIS C8714:2007

韩国 KC: Self-Regulatory Safety Confirmation, Annex 05

澳洲 C-Tick: AS/NZS CISPR 22:2009

泰国 TISI: TIS 2217-2548

巴西 ANATEL: IEC 61960 (性能测试); IEC 62133 (安全测试)

南非 SABS COC: CISPR 22 Class B; CISPR 24, IEC; 61000-3-2, IEC; 61000-3-3

沙乌地阿拉伯 SASO: IEC 60950-1:2005; SASO 2204; SASO 2203; SASP 573; SASO 182; SASO 1062

其中，IEC/EN 62133 法规，因为囊括了电池芯与电池封装的测试，广为各国法规所参考。法规内容规范了电池产品生产品质检验，运输过程中可能发生的情况，使用者可能产生误用的情况。并定义主要的测试项目：

可正常使用状况 (Intended Use)

低功率长时间充电测试 (Continuous Low Rate Charge)，震动测试 (Vibration)，封装外壳高室温压力测试(Moulded Case Stress)，温度循环测试 (Temperature Cycling)

可预知的误用状况 (Reasonably foreseeable Misuse)

误安装 (Incorrect installation)，外部短路 (External Short Circuit)，自由落下 (Free Fall)，冲击测试 (Mechanical Shock)，热误用 (Thermal Abuse)，电池芯破裂 (Cell Crushing)，低压环境测试 (Low Press)，过冲测试 (Overcharge)，强迫放电 (Forced Discharge)，电池芯快充保护测试 (Cell Protection)

电池安全检测

然而，即使在这些法规的测试之下，偶尔还是会出现意外。对于厂商来说，往往造成钜额的赔偿责任。因此，如何在新型电池的研发阶段，便能够严谨地建立测试、检验制度，确保电池的效能、品质、安全性，对研究者，开发商，制造厂，组装厂来说，是刻不容缓的投资。

势动科技是热分析仪器的专业代理商，提供不同应用领域的使用者，多样化、多功能的选择。在电池的安全测试、效能测试部分，英国著名的电池分析仪器厂商 Thermal Hazard Technology (THT) 的可靠性加速测试量热仪 (Accelerating Rate Calorimeter, ARC)，让使用者可以利用这种仪器，以加速老化方式，对电池做加速效能分析，与加速失效模拟。加速量热仪是70年代由陶氏化学公司所设计的仪器，在其位于应英国的化工厂发生爆炸意外后，成就了这个仪器的商业化。ARC 是为了让研究者能安全地在实验室中，模拟危险物品和化学反应中的放热失控行为。对于这种模拟试验，ARC 的量热仪技术提供最佳的绝热过程控制 (adiabatic control)，让使用者可以获得最精确的测试结果。

THT 的 ARC 加速测试量热仪

在实际的操作中，量热仪的温度，可以始终追随样品的温度变化。因此 ARC 对于样品的自放热与升温的情况，它能够模拟实际环境中，电池的真实反应。当 ARC 工作在等温模式时 (Isothermal Mode)，可以展现很高的灵敏度与稳定性。同时，ARC 也能同步量测压力。最重要的是，它可以容纳很大的电池 (最大的样品室内部尺寸达到 Φ65cm × 50cm)。 

ARC 独一无二的动态范围设计，让这个仪器能量测电池非常小的热能释放，并具备量化失控性爆炸的能力。这些操作对于考量电池的运作，也相当重要。在所有厂牌的量热仪中，THT 的 ARC 量热仪，是世界上唯一能承受电池化学爆炸反应的量热仪，让研究者能够在安全情况下，研究电池的效能并执行失效测试。ARC 是测试各式充电电池的最佳仪器。

三星的 Galaxy Note 7 在发生爆炸意外前，也都通过安规认证。爆炸事件发生后，让公司损失惨重，不禁让人想问，“除了安规测试外，我们还能做些什么？”