锂电池凯美 广东省珠海市市场监管局通报2021年电动自行车及配件产品质量监督抽查结果

广东省珠海市市场监管局通报2021年电动自行车及配件产品质量监督抽查结果

中国质量新闻网讯 2021年，广东省珠海市市场监督管理局组织开展了电动自行车及配件产品质量监督抽查。本次共抽查40批次产品，检验发现不合格产品10批次。

本次抽查产品包括电动自行车、电动自行车充电器、电动自行车锂离子蓄电池。依据GB 17761-2018《电动自行车安全技术规范》及《珠海市脚踏自行车及其零件产品质量监督抽查实施细则》，对电动自行车的车速限值、整车质量、结构、车速提示音、淋水涉水性能、电气装置、充电器与蓄电池7个大项目进行了检验；依据GB 4706.1-2005 《家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求》、GB 4706.18-2014《家用和类似用途电器的安全电池充电器的特殊要求》，对电动自行车充电器产品的对触及带电部件的防护，输入功率和电流，发热，工作温度下的泄漏电流和电气强度，结构，电气间隙、爬电距离和固体绝缘6个项目进行了检测；依据GB/T 36972-2018 《电动自行车用锂离子蓄电池》标准，对电动自行车用锂离子蓄电池的I2(A)放电、振动、自由跌落、过充电保护、过放电保护、短路保护6个项目进行了检测。

检验发现的10批次不合格产品中，有6批次为电动自行车，商标涉及“台邦”、“棒途”、“踏迪”、“健丽保”、“JLBAO”。不合格项涉及车速提示音、电气装置、淋水涉水性能、充电器与蓄电池等。

此外，商标为“捷运达”的1批次锂电车专用充电器，被检出对触及带电部件的防护，电气间隙、爬电距离和固体绝缘项目不合格；商标为“新日”的1批次铅酸充电器，被检出对触及带电部件的防护，电气间隙、爬电距离和固体绝缘项目不合格；商标为“双箫”的1批次全智能充电器锂电池专用，被检出1-0对触及带电部件的防护，2-0电气间隙、爬电距离和固体绝缘项目不合格；商标为“全球源”的1批次锂电精品电动车充电器，被检出1-0对触及带电部件的防护，2-0电气间隙、爬电距离和固体绝缘项目不合格。

超级电容基础知识

随着社会经济的发展，于绿色能源和生态环境越来越关注，超级电容器作为一种新型的储能器件,因为其无可替代的优越性，越来人们对越受到人们的重视。在一些需要高功率、高效率解决方案的设计中，工程师已开始采用超级电容器来取代传统的电池。

Li离子、NiMH等新型电池可以提供一个可靠的能量储存方案，并且已经在很多领域中广泛使用。众所周知，化学电池是通过电化学反应，产生法拉第电荷转移来储存电荷的，使用寿命较短，并且受温度影响较大，这也同样是采用铅酸电池（蓄电池）的设计者所面临的困难。同时，大电流会直接影响这些电池的寿命，因此，对于要求长寿命、高可靠性的某些应用，这些基于化学反应的电池就显出种种不足。

超级电容器的特点和优势 超级电容器的原理并非新技术，常见的超级电容器大多是双电层结构，同电解电容器相比，这种超级电容器能量密度和功率密度都非常高。同传统的电容器和二次电池相比，超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。

电化学的目前TAIYO(太阳诱电)有一款叫锂电容，这种电容的特点是：

1、不能将电放空，出厂时已经充好电，如果把电放空会损坏电极。

2、容量较大，耐压较高。

3、充电电流太大的话，会发热很严重。

铝电解电容的基本原理

正极：表层被氧化的铝箔。

负极：电解液（硼酸、氨水、乙二醇等）浸在特殊的纸上，再用铝箔贴上，方便引出端子。

隔离层：铝箔上衍生出来的三氧化二铝薄膜，厚度大约为0.02~0.03um。

如果正极接了负电压，会导致氧化铝被还原，因此它具有单向导电性，这种电容有电极方向。

由于正电压是直接加载铝箔上，与电解质是绝缘的，它不会导致电解液被分解，因此，它能耐高压（此电压不能击穿氧化层）。

双电层电容器基本原理

双电层理论：1879年由德国人亥姆霍兹（Helmholtz）提出，当金属插入电解液中时，金属表面内的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分配地带异种电荷的离子，使它们在电极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面内剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。这个界面由两个电荷层组成，一层在电极上，另一层在溶液中，因此称为双电层。

正极：多孔活性炭

负极：多孔活性炭

隔离层：通常是玻璃纤维或陶瓷隔膜，只能通离子，不能通电子。

电解液：水溶液或氢氧化钾等液体

由于多孔活性炭的表面积非常大，可达到2km2/kg，因此，这种电容的容量比铝电解电容容量大很多。

由于正电压是直接加载电解液上的，高电压会分解电解液，因此，它通常不能耐高压。

目前产品中用到的超级电容，除去TAIYO的PAS电容和锂离电容，大部分都是双电层电容器。

储能元件的特性对比：

国内外超级电容主流厂商以及发展方向

国外：上世纪60年代开始研究，70年代有产品推出。主流厂商有：美国的Powerstor、Maxwell；日本的Taiyo、NEC、Panasonic、Nichicon；韩国的NESSCAP等。

国内：上世纪90年代末开始起步，目前国内的主流厂商有上海奥威、北京集星、锦州凯美等公司。

与锂电池相比，超级电容目前主要的瓶颈在于：能量密度、耐压性能、ESR、尺寸、成本。

目前的发展方向为制备较高比表面积和较小内阻的多孔碳材料和对碳基材料进行改良。

由于金属氧化物在电极/溶液界面反应所产生的法拉第准电容要远大于碳材料的双电层电容，现在已经引起了不少研究者的兴趣，他们正在这方面投入更多的精力。此外对于新型导电聚合物材料的应用也有了更深的研究，并且已经实现应用。

超级电容的应用场景

1、超级电容对环境的要求低于电池，所以在经常掉电的场合，它显示出了很大的优势。比如手机、相机等。

2、要求瞬时功率输出较大的场合，如汽车马达启动的瞬间，采用ESR低的超级电容，可以帮助马达的快速启动。

3、超级电容器的脉冲功率性能、产品寿命、能够在极端的温度环境中可靠操作的特点，完全适合于那些需要在几分之一秒至几分钟时间的重复电能脉冲的应用产品。例如在电动汽车（EV/HEV）、军工、轻轨、航空、电动自行车、后备电源、发电（风能发电、太阳能发电）、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域的电源应用方面具有广阔的市场前景。

圆形超级电容的内部结构

1）将活性炭与其他材料拌成泥浆状态

2）将泥浆固化在铝箔上

3）并切开铝箔

4）在切开的铝箔上铆上端电极

5）铝箔卷绕

6）卷绕时将阳极夹在两层隔离纸中间，阴极在上部

7）将卷好的电容置入电解液中进行充分的浸润8）进行封装测试

金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。

超级电容内部构造-集电极材料

超级电容的集电极是介于内电极与端电极间的一层导电层，为了增强内电极与端电极间的导电性。集电极通常选用导电性能良好的金属和石墨等来充当。

超级电容内部构造-电解液

1、电容器的耐压的一个重要决定因素是电解液溶液的材料：由于受到电解反应的影响，在电压高至一定限度时，溶液将被电解，产生其他物质，此时电容器的漏电流也增大，长期将导致电容器失效。

2、电解质需要具有很高的导电性和足够的电化学稳定性

3、现有的电解质材料主要有固体电解质、有机物电解质和水溶液电解质。

有机物电解质的分解电压高，一般都高于2.5V，但导电性比较差；

水溶液电解质主要是KOH和H2SO4，它们的分解电压受到水的分解电位的限制，只有1.23V，所以单个水系超级电容的耐压只有1V左右，但是其导电性是有机电解质的4倍以上。因此一般ESR性能最好的是水系超级电容，但它的容量较氧化物电容和有机电解质电容小。

有机电解质由于它内部的离子颗粒大，移动速度慢，表现出较大的ESR或较小的功率密度。但同时非水系电容器也具有较水系电容器高的价格。

固体polymer耐压要高一些，但是它的ESR非常大，通常不用这种做电解材料。

超级电容内部构造-隔离层

有机电解质通常使用聚合物或者纸作为隔膜，水溶液电解质，可以采用玻璃纤维或者陶瓷隔膜。隔膜允许带电离子通过，阻止电子通过（电绝缘）。

一个性能良好的超级电容器，需要以上的四个部件达到最佳优化。电解质和隔膜的离子电导高、隔膜具有高的电子隔离阻力，电极电子电导高、比表面积大，隔膜和电极尽量薄。其中，电极材料和电解质的选择对电容量影响最大。

超级电容的关键参数

工作电压Vw：电容器能够连续长期保持的最大电压，也就是电容的耐压。超过该电压将会导致电容漏电流增大，长期超过该电压会导致电容的性能下降，甚至失效。

漏电流：对电容器进行充电后，为使电容器在某一电压处于稳定态而从外部施加的一个电流。在电容器的内部会有一个等效的寄生并联电阻，也就是电容有一个内部回路，产生漏电流，所以充满电的电容在长期放置后也会因漏电而失去储存的电荷。

等效串联电阻：是电容器的一个重要参数，在应用中它直接影响电容器的滤波效率和功率密度。同时在电容器的串联应用中它会影响充放电的效率，如果这些电容的ESR不一致，还可能导致电容器过压失效或充电不足。超级电容器的ESR相比传统电容器要大，在双电层电容中主要原因之一是由于活性炭粒子中有很多的空洞。

时间常数（RC）：如果一个超大容量电容器能够模拟为一个电容和一个电阻的简单串联组合，则该电容和电阻的乘积便为时间常数。其单位为秒，相当于将电容器恒压充电至满充容量的63.2％时所需要的时间。

放电容量：电容器在放电过程中可以放出的全部容量，具体计算方法是将放电过程中每一个瞬间的电压与电流的乘积对放电时间进行积分。

充放电效率：在一个特定的充放电循环过程中，电容器放出的容量占充入的容量的百分比。可利用容量（Eu）也称有效容量。一个电容器的可利用容量和电位窗密切相关。对于一个理想电容器来说其中Vf为电容器在电源系统中的可操作电压的下限，当Vf=0.5Vw时，Eu=0.75Ew。当Vf=0.25Vw时，Eu=0.9375Ew。

能量密度：单位质量的电容所能存储的能量，单位是Wh/kg，等同于J/kg。能量密度越大，表面电容的储能效率越高。

功率密度：单位质量的电容在放电（充电）时表现出的最大功率，单位是W/kg。

寿命：环境温度每降低10℃，寿命增加一倍。

其他参数：工作温度、充放电次数、封装以及引脚尺寸、容值范围。

工艺难点

l制作电解液时，要控制水分，需要在密闭的环境下进行

l活性炭压在铝箔上时要控制不良接触点

l切割铝箔时刀具要锐利，不然产生的毛刺会刺穿铝箔导致短路。

l卷绕时要防止卷成螺旋状，卷的体积也要控制好

l往外壳里面装的时候要有很高的精度，防止里面褶皱

l铆接端电极时容易导致铝箔褶皱l套筒安装时需要加热，温度控制不好容易漏液，导致容量变化

l套筒破损，导致单板PCB上外壳下面的过孔短路

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