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リチウムイオン電池を取り巻く環境の変化

多発する事故への備えに復活した「強制内部短絡試験

非常に便利なリチウムイオンバッテリー
最大の特徴である「高いエネルギー密度」によって、短絡時に大電流が流れやすく、急激に加熱する危険性があります。
過去には次のような事故が報告されています。

 @PC用バッテリーパックの発火事故

   →原因:製造過程で金属粉が混入

 A携帯電話の発熱・発火事故

   →原因:製造過程で集電体の折れ曲がりが生じ、外部衝撃で短絡発生

 B携帯電話の発熱・発煙事故

   →原因:製造過程で集電体にキズが入り、充電時に電流集中箇所が内部で発生

このような事例を受け、平成20年電気用品安全法(PSE)が改正されました。
この法律により、リチウムイオンバッテリーに対する規制強化として、
「特定電気用品以外の電気用品」に指定され、規制対象となりました。
(400Wh/L以上の高エネルギー密度品のみ)

また、最近では、ボーイング787の事故に代表される
作る側の取り扱いの高度化要求
 使う側の設計技量不足による安全対策不備や、整備の不徹底
といった当事者間の情報共有不足が原因とも思える事象も見受けられます。
※ 2013年3月現在、具体的な原因も未だ公表すらなされていません。
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リチウムイオンバッテリーの特徴と用途

リチウムイオンバッテリーは、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行います。正極板と負極板をセパレータを挟んで積み重ね、全体を有機溶媒の電解質で
満たした構造になっています。

そんなリチウムイオンバッテリーには下記のような大きな特徴があります。

 @高エネルギー密度 → エネルギーをより小さく・軽く保存!
 Aメモリー効果が小さい → 継ぎ足し充電しても劣化しにくい!
 B自己放電が小さい

このような特徴から、リチウムイオンバッテリーは1991年に初めて実用化された後、携帯
電話やノートパソコン、デジタルカメラなどの小型軽量の高機能なモバイル機器に搭載され、
またたく間に普及しました。
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リチウムイオンバッテリー 安全性評価試験項について

今や、私たちの生活に欠かせないバッテリー。
その中でも、リチウムイオンバッテリーはその特性上、十分な安全設計が必要不可欠です。
弊社の試験機は、バッテリーの安全性評価項目である"強制内部短絡"状態を模擬した現象の再現が可能です。
リチウムイオンバッテリー 安全性評価試験項目 一覧

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強制内部短絡試験とは

「電池に異物(ニッケル片)を入れ、外部からの圧力をかけ、強制的に短絡させる試験」のことです。

手順としては、
  1. 充電
  2. 解体
  3. ニッケル片挿入
  4. 再組立て
  5. 加圧
  6. 内部短絡(ショート)時の発火有無確認
となっており、危険性が高いうえ、経験と専門知識を持った技術者にによる手作業
実施します。特に、リチウムイオン電池では、2および3の手順が超低湿度もしくは無酸素
環境下での作業となります。

これに対し、釘刺し試験の場合、特別な作業環境が不要で、
  1. 充電
  2. 釘をさす
  3. 内部短絡(ショート)時の発火有無確認
とわずか3ステップで、強制内部短絡試験を簡便に模擬出来ます。
リチウムイオンバッテリー釘刺し試験機 試験イメージ図
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