外部短絡試験 - ケミトックスのホームページ「材料・燃焼・ＰＶの評価試験機関」

外部短絡試験のご紹介

ケミトックスではリチウムイオン電池の性能評価サービスに続きまして安全性試験サービスの拡充を図っております。外部短絡試験はその名前の通り、電池の+端子と-端子を短絡（ショート）させ、その際の温度、電圧、電流の変化を記録し、発火、破裂（イベント）の有無を評価する試験となります。

◆市販充電池に対する試験例を公開

家庭用に市販されている電動工具には純正バッテリーだけでなく、何種類かの互換バッテリーが販売されていることがあります。今回は某機器の国内メーカー純正品と海外製互換品の発火リスクについて外部短絡試験にて検証を行いました。　まずは充放電性能についてです。それぞれカタログ値に対し、純正品100%（対5000mAh）、互換品75%（対3000mAh）となりました。カタログ値では互換製品は純正品に対し元々60%の定格容量でしたので、充放電性能ではおおよそ2倍の差があります。この試験では、外部抵抗は約80mΩを使用しています。

　外部短絡試験の結果として、どちらも発火および破裂は起きませんでした。そして意外なことに互換バッテリーのほうが出力停止が早く、温度上昇も見られませんでした。一方で純正品は出力停止までにおよそ15秒掛かり、その際に発煙が目視確認できました。

◆市販単電池に対する試験例を公開

純正バッテリー、互換バッテリーで使用されている単電池を準備し、外部短絡試験を実施しました。まずは充電性能についてです。0.5I_t Aの条件で、それぞれカタログ値に対して純正品95%（対2500mAh）、互換品92%（対1500mAh）となりました。また、この比較も同じ約80 mΩの外部抵抗を使用しています。

各電池の試験前の交流内部抵抗測定の結果は、純正品が14 mΩ、互換品は21 mΩと同程度でした。短絡電流の最高値もほぼ同程度でしたが、容量が異なるため放電時間は純正品約400秒、互換品約220秒と差があり、最高温度は20℃（純正品122℃、互換品102℃）の大きな差が見られました。　結果として、どちらも発火および破裂は起きませんでしたので、単電池においても安全であることが確認できました。

一方で純正品組電池で見られたような発煙は見られないことから、組電池の試験のような100 Aを超える放電は短時間であったとしても非常に危険と考えられます。JIS C8715-2で求められるバッテリーマネージメントシステムの機能安全性試験には外部短絡試験は含まれませんが、加熱制御試験よりも早い停止措置が必要になります。ケミトックスでは最大5000Aに対応した試験装置を導入し、単電池から組電池の試験を承っておりますので、ご興味のある方はご相談ください。

外部短絡試験装置
短絡抵抗値	1、5、10、30、50、80 mΩ
最大定格電流	5000 A
構成	シャント抵抗、抵抗計、データロガー、4Kカメラ