鉅大LARGE | 點擊量：20次 | 2024年12月04日
鋰離子電池常見的安全標準有哪些？
鋰離子電池 (LIB) 是復雜的電化學和機械系統，是數十個國際安全標準的主題。在此常見問題解答中，我們將討論 LIB 安全的關鍵環境方面，回顧鋰離子電池常見的安全標準，并考慮使用定制電池測試室來保障測試人員的安全。
許多LIB的安全問題是因為這些設備對電壓和溫度敏感。圖1展示了 Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2 (NCM) 電池的行為。在此示例中，電池指定在 -30 至 55°C 的溫度范圍內運行。
在高于 55°C(至約 80°C)的溫度下，電池表現出更好的倍率能力，這是由于更快的電化學反應和快速的離子遷移電解質和電極。在這種情況下，副反應變得嚴重，導致容量快速衰減。在高于80°C的溫度下，電池開始受到損壞，任何高于130°C的溫度都會導致電池的組成部分熔化并可能引發火災。
工作電壓和溫度是影響鋰電池安全性的兩個因素
圖 1：工作電壓和溫度是影響鋰電池安全性的兩個因素。此示例適用于NCM單元。
低溫會導致電池性能不佳并可能造成損壞，但通常不會造成安全隱患。然而，過度充電(過高的電壓)會導致陰極分解和電解液氧化，這是一個安全問題。過放電(電壓過低)會導致陽極上的固體電解質界面 (SEI) 分解，并可能導致銅箔氧化，進一步損壞電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
除了與電壓和溫度相關的操作和環境問題外，機械損壞還可能導致LIB出現安全問題。鑒于這些擔憂，LIB的安全標準也同樣廣泛。
鋰離子電池常見的五個安全標準是：
1、IEC62133
2、UN/DOT38.3
3、IEC62619
4、UL1642
5、UL2580
IEC62133是鋰離子電池和電池的安全測試標準，是測試含有堿性或非酸性電解質的二次電池和電池的安全要求。它用于測試便攜式電子產品和其他應用中使用的 LIB。IEC 62133 解決了可能威脅消費者和環境的化學和電氣危害以及振動和沖擊等機械問題。
UN/DOT38.3(也稱為 T1-T8 測試和 UN ST/SG/AC.10/11/Rev. 5)涵蓋所有 LIB、鋰金屬電池和電池的運輸安全測試。測試標準包括八項測試 (T1 – T8)，均側重于特定的運輸危險。UN/DOT 38.3 是一個自我認證標準，不需要獨立的第三方測試，但使用第三方測試實驗室是常見的，以減少發生事故時的訴 訟風險。
鋰電池的幾個公用包裝及安全運輸標準(表1)，如：
1、UN3090鋰金屬電池，作為組件運輸
2、UN3480，LIB，作為組件運輸
3、UN3091，在設備中運輸或與設備一起包裝的鋰金屬電池
4、UN3481，LIB在設備中運輸或與設備一起包裝。
圖片鋰電池的幾個公用包裝及安全運輸標準
表1：許多類型的鋰電池被認為是危險材料，在運輸時需要特殊處理。
IEC62619涵蓋了二次鋰電池和電池組的安全標準，規定了LIB 在電子和其他工業應用中的安全應用要求。IEC 62619標準測試要求適用于靜止和動力應用。
固定應用包括電信、不間斷電源 (UPS)、電能存儲系統、公用事業開關、應急電源和類似應用。動力應用包括叉車、高爾夫球車、自動引導車輛 (AGV)、鐵路和船舶——不包括公路車輛。
UL1642是鋰電池安全的UL標準，規定了在電子產品中用作電源的一次和二次鋰電池的標準要求。
UL1642涵蓋：
1、技術人員可更換的鋰電池，含有5.0克(0.18 盎司)或更少的金屬鋰。鋰含量超過5.0克的電池將根據其是否符合要求(如適用)進行判斷，并進行額外的測試和檢查，以確定電池是否可用于其預期用途。
2、用戶可更換的鋰電池，每個電化學電池中金屬鋰含量不超過4.0克(0.13 盎司)，金屬鋰含量不超過1.0 克(0.04 盎司)。超過4.0克的電池或超過1.0克鋰的電池需要進一步檢查和測試，以確定電池或電池是否可以用于其預期用途。
UL1642不涵蓋因攝入鋰電池而導致的毒性風險，或因電池損壞或切開而導致接觸金屬鋰的風險。
UL2580x是UL電動汽車電池安全標準，由多項測試組成，包括：
大電流電池短路：在充滿電的樣品上運行。使用≤ 20mΩ 的總電路電阻將樣品短路。火花點火檢測樣品中存在可燃濃度的氣體，并且沒有爆炸或火災的跡象。此外，蒸汽不會通過指定的通風口或系統排放到外部。不會有外殼破裂或可觀察到的電解液泄漏跡象。如果 LIB 在短路測試后仍可運行，則它將按照制造商的規范進行充電和放電循環。可以對子組件而不是整個電能存儲組件 (EESA) 執行短路測試。
電池擠壓：在充滿電的樣品上運行并模擬車輛碰撞對 EESA 完整性的影響。與短路測試一樣，火花點火檢測樣品內是否存在可燃濃度的氣體，并且不會有爆炸或火災的跡象。不會釋放有毒氣體。
電池單元擠壓(垂直)：在充滿電的樣品上運行。擠壓試驗中施加的力必須限制在電池重量的 1000 倍。與壓碎測試一樣，火花點火檢測樣品內是否存在可燃濃度的氣體，并且不會有爆炸或火災的跡象。不會釋放有毒氣體。
LIB測試室
全測試 LIB 本質上是一種危險活動。由于深度放電、短路、高溫和不同類型的機械濫用，很可能會發生脫氣、火災或爆炸。
已經開發了專門設計的 LIB 測試和存儲室，以減輕對人員造成傷害的可能性。一個例子是一個步入式的 90 分鐘防火室，具有內部和外部防火保護，可用作測試室或存儲 LIB(圖 2)。
旨在保護人員和環境的功能包括：
a、屋頂有減壓表面，以在發生事故時平衡內部和外部壓力。
b、用于快速抽取有害或易爆氣體的高性能通風。
c、注入惰性氣體以幫助控制危險反應或火災的能力。
d、火災傳感器，用于警告發展中的火災和集成滅火裝置。
e、額外的氣體傳感器用于識別除氣，并根據需要放置更多傳感器和信號繼電器的位置。
總之，鋰離子電池中的鋰金屬含量意味著它們對電池供電系統的用戶構成潛在危害。LIB安全隱患包括放電過深、短路、高溫和機械濫用。鋰離子電池有幾十個國際安全標準和設計要求。本文介紹的鋰離子電池五個常見的安全標準，以及指定 LIB 測試室時的一些基本注意事項。
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