使用鋰離子電池的產(chǎn)品，包含電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)工具與電子產(chǎn)品的爆炸起火事故大部分都發(fā)生在充電的時(shí)候(圖1)。這主要是因?yàn)槠湄?fù)極材料(石墨烯或混硅材)在充電時(shí)會(huì)膨脹造成正負(fù)極之間極距縮短，若原本電極間因?qū)щ娦噪s質(zhì)混入而有效距離低于應(yīng)有設(shè)計(jì)就容易演變?yōu)閮?nèi)部短路。且在反復(fù)充放電的周期會(huì)持續(xù)膨脹并非一次充電后既定型！(參考圖2研究報(bào)告)，導(dǎo)致事故會(huì)發(fā)生在電池生產(chǎn)的非初次充電，或者是銷(xiāo)售后的終端產(chǎn)品。(此概念有別于一般學(xué)術(shù)認(rèn)知的長(zhǎng)久鋰沉積造成的內(nèi)部短路)。

圖2 石墨負(fù)極材料在鋰離子電池充放電過(guò)程中產(chǎn)生的厚度變化(參考古河電工時(shí)報(bào) 第134號(hào)2015/1)

圖3 空氣的崩潰電壓與距離關(guān)系

所以鋰離子電池電芯的絕緣測(cè)試應(yīng)當(dāng)為一個(gè)電極間「距離」的測(cè)試，而非電阻值的測(cè)量。而從空氣的崩潰電壓與距離數(shù)據(jù)來(lái)看(圖3)，即使測(cè)試距離在1um的情況下，測(cè)試電壓也必須大于350V才有檢出效果(空氣崩潰后放電現(xiàn)象)。但大部分的生產(chǎn)者因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)技術(shù)信息，認(rèn)為只要沒(méi)有內(nèi)短路即可，所以導(dǎo)致測(cè)試電壓過(guò)低，使得無(wú)法有效判斷出絕緣距離是否足夠。


此外，即使使用足夠的電壓，有些毛刺尖端會(huì)在測(cè)試過(guò)程產(chǎn)生間歇性的短暫絕緣崩潰，但這個(gè)現(xiàn)象會(huì)因尖端破壞短縮而看似恢復(fù)，同時(shí)隔離膜瞬間被擊穿形成熔孔，絕緣層因缺少隔離膜的保護(hù)導(dǎo)致毛刺外露，若再經(jīng)過(guò)數(shù)次充放電后，負(fù)極材料的膨脹現(xiàn)象將使負(fù)極材料與毛刺發(fā)生短路，最終釀成災(zāi)害。若使用一般的絕緣電阻計(jì)或是耐壓測(cè)試機(jī)，只在特定時(shí)間檢視漏電流大小是無(wú)法檢測(cè)出這樣的異常品(圖4)。在測(cè)試過(guò)程中的電氣閃絡(luò)偵測(cè)，加上一般測(cè)試結(jié)束前的漏電流判定才是較完整的測(cè)試方式。



Chroma 11210電池芯絕緣測(cè)試儀(圖5)是專(zhuān)為鋰離子電池電芯絕緣異常檢出而量身打造的絕緣測(cè)試機(jī)，特別設(shè)計(jì)「于高壓量測(cè)過(guò)程中，能針對(duì)絕緣體內(nèi)微小的局部放電或電氣閃絡(luò)進(jìn)行偵測(cè)與分析」，因?yàn)榫邆鋬?yōu)越的PD偵測(cè)以及量測(cè)功能，Chroma11210可以檢測(cè)出一般的絕緣電阻計(jì)或耐壓測(cè)試儀無(wú)法測(cè)出的問(wèn)題。一般的絕緣電阻計(jì)或耐壓測(cè)試儀只能在特定的時(shí)間間隔內(nèi)量測(cè)漏電流的平均值，無(wú)法監(jiān)控電壓及電流波形中的任何異常變化，反觀Chroma 11210能夠提供非常穩(wěn)定的測(cè)試電壓，電壓爬升也非線性，因此可以偵測(cè)為短路；一般的絕緣電阻計(jì)或耐壓測(cè)試儀電壓爬升非線性，即使電壓穩(wěn)態(tài)，仍有極大的漣波與雜訊，因此無(wú)法進(jìn)行短路偵測(cè)(圖6)。


圖6 如果沒(méi)有監(jiān)控波形，有任何PD或flashover發(fā)生使波形發(fā)生異常變化，都無(wú)法偵測(cè)到，Chroma 11210可監(jiān)控電壓電流波形，在右圖可以觀察到有兩次PD現(xiàn)象發(fā)生，一次在CV模式、另一次在CC模式

測(cè)試完成后，工程人員需要檢查不良品(因PD而導(dǎo)致) 的實(shí)際電壓與電流波形，Chroma11210亦提供可記錄每個(gè)不良品發(fā)生PD現(xiàn)象的電壓波形，使用者可以縮放記錄內(nèi)的波形圖，可簡(jiǎn)易地查看PD現(xiàn)象的波形細(xì)節(jié)，此功能可協(xié)助鋰離子電池(干電芯)測(cè)量出在電解液填充前的有效絕緣距離是否足夠，避免潛在不良品進(jìn)入下一生產(chǎn)階段或流入終端市場(chǎng)。相較于傳統(tǒng)的絕緣測(cè)試，Chroma 11210電池芯絕緣測(cè)儀提升了鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的電子電氣產(chǎn)品的安全性到新的境界。