UL1642锂电池安全测试标准 - 东莞市科赛德检测仪器有限公司
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UL1642锂电池安全测试标准详细介绍

UL1642锂电池安全测试标准

简述:UL1642锂电池安全测试标准是美国安全检测实验室公司( 也称UL公司,Underwriters laboratories Inc.)公司于1985年10月首版推出的针对锂电芯安全的规范标准,目前为止共改版三次,现行有效版本为2005年9月(第四版);
UL1642是国际上最为广泛认可的评估锂电芯在遭受到各种故障情况下(如环境温度改变、无预期外界冲击、航空运输等) 电池安全可靠性的权威标准。

l.领域
l.1这些要求包括- 一次(不可重复充电) 和一次( 可重复充电) 理电池。
这些电池包括金属Li或Li 合金,或Li离子,以及单芯、两个或两个以上多芯串/ 并联结构的电池组。
1.2 这些要求包括技师可更换的和用户可更换的应用.
1.3 这些要求目的是降低锂电池在用于产品时着火或爆炸的危险。这些电池能否接受并依赖于他们能否满足所应用的完整产品应符合的要求。
l.4这些要求也倾问于降低用户更换的Li 电池因着火或爆炸而对人身造成的危害。
l.5 这些要求覆盖含Li 量<5g的技师更换型锂电池,对于含l i大于5g的锂电池,即使能满足本规定,仍需进- 一步测试和检查以确定是否能够应用。
1.6 这些要求覆盖含企属锂<4g而每个电芯含企属锂<lg的用户更换型理电池。电池含金属锂量>4g或每个电芯企属锂量>1g需要求做进- 一步测试和验证以确定能否实际应用。
1.7 本要求不包括食入理电池及其组成物造成的有毒危害,也不包括当电池被切开时对人造成的价害情况。
1.8 产品的某些特征、特性或零部件、材料或整个系统与本标准要求的有所不同时,只要包含着火、电击、对人可能造成伤害的应采用适当的附加零部件和终端产品要求进行评估,以保训可接受的安全水平。

概述
2.
2.1测量总论
2.1.1如果一个测量值后面括号里有另一个值时,第二个值可能仅是大概值,第一个值是要求的数值。
2.2 术语
“Lithium battery(ies)”和”batter(ies)”均包含用户可更换的和技师可更换的锂电池。
总论
3.
3.1本标准对一些术语的定义
3.2 Battery- (1) 单芯或(2)一组电芯串,/并联。
3.3 Battery,Primary-仅能放电一次而不能可重复充电的。
3.4 Battery,Secondary-能够放电和充电许多次的电池。
3.5 Battery,technician-replaceable-电池用到终端产品中,电池的服务和更换仅能由专业培训的技师来进行服务和维修的。
3.6 Battery,User-replaceable-电池所用到的产品中,用户可以自行更换的电池。
3.7 Cell-单个含有正、负极的电化学电芯。
3.8 Charged,fully-按制造商标称的电容量,电池已被完全充满储存于电池中。
3.9 Component,current-limity 任何零件在不正常条件下所采用的限流措施,限制电流的零件包括电阻、保险丝或热切断部件。
3.10 Current,Abnormal charged对一次性电芯或电池按错误的条件充电。
3.11Di scharged,Forced将电池同外部电源串联强制性放电,目的使电池最终成反极性状态。
3.12 Discharged,Ful ly当连接一个1002 电阻而且短路电流减小至小于1mA,电池闭环回路电压低于0.2V 即认为电池完全放电。
3.13 Discharged,HALF-电池标放容量的一半已经从一个满电池中放出的情况。
3.14 Explosion-当电芯或电池零件被强制性打开并且电芯或电池壳体被撕开或劈成两半或更多片的情形。
3.15 Material,Toxic-在sax 工业材料危险性能参考手册中标称的有毒工业产品。
3.16 Temperature-大约23C (730 F)
3.17 Venting-电池或电芯的电解液以液态滴状或蒸汽从所设计的阀或密封机构中泄漏。
UL1642测试样品准备清单:
UL1642测试样品准备清单
一、电池短路测试:(推荐使用科赛德品牌电池短路试验机)
室温短路测试(or 55℃测试)
参照标准:UL1642 (4版) section 10。
试验设备:数据采集系统、热电偶、电流测量表、待测电芯。
短路测试
图1 室温55℃短路测试设备图
测试过程:
1) 准备5只满充电池。
2) 将热电偶固定于电池上以便于采集温度数据,固定位置如下:
热电偶放置位置图
3) 把电池安装在夹具上,将鳄鱼夹夹于电池的正负极耳上。将电池置于通风橱中。线路总阻值不大于0.1Ω。
4) 测试过程中要进行电压、电流、温度数据采集。接通电路开始短路测试并监控试验全过程。
结束试验条件: 持续放电直至发生爆炸,起火或至终止电压,电芯表面温度回复到环境温度。
判定标准: 电池不爆炸,不起火,表面最高温度不超过150℃。
二、过充测试:
参照标准:UL1642 (4版) section 11。
试验设备:Arbin充放电测试仪、热电偶、耐高温绝缘胶带、保温棉、待测电芯。
过充测试
过充测试设备图如上
1)5只满充电池以0.2C恒定电流放电至规格电压。
2)将热电偶固定于电池侧壁。打开Arbin充放电测试仪。
3)调用Arbin测试仪中符合试验要求的程序。程序要求如下:
a) 以恒流充电方法对样品电池进行充电电流为3lmax的过充测试;
b)充电至电压达到制造商宣称的最大电压后,保持最大电压进行恒压充电。
过充测试参数举例
结束试验条件: 测试持续7 小时或达到制造商宣称的终止状态或发生爆炸,起火等停止测试。
判定标准:电池不爆炸,不起火。
三、挤压测试:(推荐使用科赛德品牌电池挤压试验机
参照标准:UL1642 (4版) section 13。
试验设备:Angilent数据采集系统、刀片、热电偶、耐高温绝缘胶带,油压机。
挤压测试
挤压测试设备图
测试步骤如下:
1) 准备5 只满充电池。
2) 热电偶安置在电芯壳体上以检测在试验过程中的温度变化。
3) 把电池安装在夹具上,用鳄鱼夹将电池夹好,将电池放置于两块水平硬质表面(如铁) 中间。
4)打开数据采集系统。
5)计算机开始采样。启动油压机,检查油压机是否有漏油现象。
6)用金属块垂直挤压电池,当压力达到13土0.78 kN时将压力释放。
7)方形及聚合物电池需要在宽面及窄面挤压,圆形电池以平行硬质表面的长轴方向进行挤压,每只样品仅在一个方向上进行一次测试。
8)样品在恢复到安全温度后才能够接触。
判定标准:电芯不爆炸,不起火。

四、重物冲击测试:(推荐使用科赛德品牌电池重物冲击试验机
参照标准:UL1642 (4版) section 14。
试验设备:Angilent数据采集系统、热电偶、9.1kg金属,重物的冲击试验系统、15.8mm圆棒。
重物冲击说明图
测试的步骤:
1) 准备5只满充电池。将热电偶固定于电池侧壁。
2) 把电池安装在夹具上,用鳄鱼夹将电池夹好,放于重物冲击平台在电池垂真的方向中心横跨一个直径15.8mm的金属棒。金属棒长度至少长子样品宽度。打开数据朵集系统,计算机开始采样。
3) 将9.1土0.46 kg重物从610土25mm处自由下落至测试电池上,跌落高度为冲击重物底部面到样品表面的距离。
4) 作为可选方法,15.8 mm直径的金属棒也可以连接于重物上。
5) 每一个电芯仅允许进行一次挤压测试。方形2个样品做宽面,3个样品做窄面。
重物冲击位置图
判定标准:电芯不爆炸,不起火
五、机械冲击测试:
参照标准:UL1642 (4版) section 15。
试验设备:数据采集系统、油压机、制动油缸、台体、波形发生器、传感器、待测电池。
机械冲击设备图
试验过程:
1) 在试验前,5只满充样品应准确称量并记录(小数点后两位)。
2.)样品电芯的各个面均做适当的固定。每一个样品均冲击三次,冲
击在三个互相垂直的方向上进行,对于只有两个对称轴的样品(如圆形),仅进行两个方向上的测试。
3) 每一个电芯样品以此种方式进行加速: 最初3毫秒,最小平均加速度75g (g是当地的重力加速度)。加速度峰值在125g及175g。
4) 样品在测试结束后须观察6小时,用重新测量重量方式(见表三)评估是否存在漏液或开裂等情况。
电芯重量与重量损失比率对照表
判定标准: 电芯不爆炸,不起火。且满足重量损失比率对照表中相应规定。
六、振动测试:
参照标准:UL1642 (4版) section 16。
试验设备:振动控制仪(RVC-2 )、功率放大器、振动台体、传感器、冷却风机、待测电池。
振动测试
试验过程:
1) 在试验前,5只满充样品应准确称量并记录(小数点后两位)。
2) 样品电芯在试验台上进行振幅为0.03 inch (0.8 mm),最大偏移0.06inch (1.6 mm)的往复振动。以每分钟增加1HZ的速率从10至55HZ,并在90分钟或不超过100分钟内往复一次回到原位。
3) 电芯在三个垂直方向上进行测试,对于只有两个对称轴的样品,电芯只需进行垂直于轴线的测试。样品在测试结束后还须观察6小时,用重新测量重量方式评估是否存在漏液或开裂等情况。按照表2中电芯重量与重量损失之间的标准表。
判定标准:电芯不爆炸,不起火。且满足表3 重量损失比例对照表中相应规定。
七、热冲击测试:(推荐使用科赛德品牌热冲击试验箱)
参照标准:UL1642 (4版) section 17。
试验设备:高低冲击试验箱、电压、内阻测试仪、待测电池。
桌上型高温烤箱jpg
测试过程:
1) 5只电芯用对流方式或循环热空气箱以起始温度为20 土5℃(68 + 9F)进行加热。热箱温度以5 士2℃(9 土3.6*F)每分钟的速度升温至130 土2℃ (266 土3.6’F)并在此温度下保持10分钟然后结束试验。样品允许冷却至室温20 +5℃ 然后进行评估。
2) 在试验中,样品被放置在绝缘的表面并进行隔离防止样品间的接触。
3 )为安全考虑,热电偶放置在电芯壳体以测量在试验过程中热电偶区域的温度变化。
判定标准:电芯不爆炸,不起火。
八、温度冲击测试:(推荐科赛德品牌冷热冲击试验箱
参照标准:UL1642 (4版) section 18。
试验设备:冷热冲击试验箱、电压、内阻测试仪、待测电池。
可程式冷热冲击试验机
试验过程:
电芯样品放置于测试热箱中,设置温度循环程序如下表所示:
冷热冲击循环程序表
判定标准:电芯不爆炸,不起火。且满足表3 漏液或开裂判断。
九、模拟高空低压测试:(推荐使用科赛德品牌模拟高空低压试验箱)
参照标准: UL1642 (4版) section 19。
试验设备:模拟高空低压试验箱、电压、内阻测试仪、待测电池。
模拟高空低压试验箱
测试的步骤:
1) 5只满充样品在绝对压力11.6 kPa (1.68 psi)温度在20 士5′ C (68 士5″ F)情况下放置6小时。
2) 试验过程中,样品放置在绝缘的表面并且电池之间相互隔离以便样品之间互不接触。样品在试验前后需进行称量。
判定标准:电芯不爆炸,不起火。且满足表3 漏液或开裂判断。
十、电池燃烧测试:(推荐使用科赛德品牌电池燃烧试验机)
参照标准: UL1642 (4版) section 2 0。
试验设备: 防爆网、火源(煤气罐)、圆形金属隔离网、中心有圆孔的试验台(圆孔直径为102mm)
电池燃烧试验
测试分为三步骤进行:
1、5只满充测试样品逐一放置在中心挖有直径102mm圆孔的平板试验台上。圆孔结构为每25.4mm含有20个金属丝网,金属丝的直径为0.43mm。平板放置加热器上部38mm处。圆孔平面板如下图:
圆孔平面板
2、控制燃料及气流率产生明亮蓝色燃烧火苗使得支架平板烧成红色。
3、金属八角笼跨度610mm,305 mm高,每个方向上,由单层直径0.25mm铝金属线每25.4mm含16-18条线。
铝八角笼结构上应无破损且牢固。
金属八角笼如下图:
金属八角笼
注释:
1) 样品不应固定,除非在测试过程中样品有跌落危险。如有必要,样品可用单金属丝固定在平板上。
固定仅用于防止样品不稳定影响测试结果而进行的处理。在此种情况下,单电线应尽可能薄而仅起电池固定作用。
2 )如果5只样品中的1只穿破网子,可以重新进行一批样品测试。
结束测试条件: 样品持续加热直到防爆阀打开或爆炸或起火或烧焦。
判定标准: 如爆炸,须保证电芯未穿破网子,且未有零部件从网中飞出; 如电芯起火,火焰不能触碰到网子。
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