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Sicherheitsprüfnormen für Lithium-Ionen-Akkus - Teil 2

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Sicherheitsprüfnormen für Lithium-Ionen-Akkus - Teil 2

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1.5 Nageldurchdringung

Beim Nageldurchdringungstest wird die Sicherheit der Batterie bewertet, indem die Stahlnadel mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Probe gestochen wird. Die Stahlnadel durchdringt die Batterie und beschädigt die Integrität der Elektrode und des Diaphragmas, was zu einem Kurzschluss in der Batterie und einer kontinuierlichen Wärmeentwicklung führt. Der Schweregrad des Nageldurchdringungstests ist relativ hoch, und nur drei der in diesem Artikel vorgestellten Normen umfassen diesen Test. Entsprechend den Unterschieden zwischen den Prüfmustern sind auch die Prüfparameter (Nadeltiefe, Stahlnadeldurchmesser, Nadelgeschwindigkeit usw.) des Nageltests recht unterschiedlich. SAEJ2464 200 und GB/T31485-2015 verlangen beide, dass die Stahlnadel nach dem Eindringen in die Probe 1 Stunde lang in der Probe verbleibt, aber FreedomCAR macht keine Angaben.

1.6 Überschlag

Der Überschlagstest simuliert den Überschlag und das Umkippen des Fahrzeugs bei einem Unfall, was in einigen Normen auch als Rotation bezeichnet wird (UL2580-2013, SAEJ2929 2013). SAEJ2929 2013 spezifiziert die Überschlagsprüfung nicht separat, sie ist in der Extrusionsprüfung enthalten, und die Überschlagsprüfung ist nach der Extrusionsprüfung erforderlich.

Die Überschlagsprüfung der oben genannten fünf Normen lässt sich grob in drei Kategorien unterteilen: SAE J2464 2009, FreedomCAR und GB/T 31467.3-2015 verlangen alle, dass die Probe einen Zyklus lang mit einer Geschwindigkeit von 360 °/min (6 °/s) gedreht wird, und dann in 90 °-Schritten, wobei jede Position 60 Minuten lang beibehalten und einen Zyklus lang gedreht werden muss. Der Unterschied besteht darin, dass SAEJ2464 2009 und FreedomCAR keine Angaben zur Rotationsachse machen, während GB/T31467.3-2015 vorschreibt, dass die Probe in zwei Richtungen, der x-Achse und der v-Achse, rotieren muss. SAE J2929 2013 schreibt vor, dass die Probe innerhalb von 1~3 Minuten um 90 ° gedreht werden muss und dann 5 Minuten lang gehalten und ein Zyklus lang gedreht werden muss. Nach UL 2580 2013 muss sich die Probe einen Zyklus lang mit einer Geschwindigkeit von 90/15s drehen, und zwar in zwei oder drei Richtungen. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Prüfung nicht für flüssigkeitsreiche Blei-Säure-Batterien durchgeführt wird.

1.7 Tropfen

Die Fallprüfung simuliert die Situation, dass die Batterie versehentlich aus dem Fahrzeug rutscht oder von einem hohen Platz fällt. Bei der Prüfung muss die Probe aus der angegebenen Höhe in einer bestimmten Richtung frei auf den Boden fallen.

Mit Ausnahme der FreedomCAR-Norm, die einen Fall auf die zylindrische Oberfläche eines zylindrischen Stahlstabs vorschreibt, verlangen andere Normen einen Fall auf den Betonboden oder eine harte Oberfläche. Was die Fallhöhe betrifft, so schreiben SAE J2464 2009, GB/T31485-2015 und GB/T 31467.3-2015 eine feste Fallhöhe von 1 bis 2 m vor. SAE J2929 2013 und UL 2580 2013 schreiben vor, dass die Fallhöhe mindestens 1 m von der wahrscheinlichsten Fallhöhe entfernt sein sollte. FreedomCAR schreibt vor, dass die Fallhöhe 10 m nicht überschreiten sollte. Die spezifische Höhe sollte entsprechend den zuverlässigen Missbrauchsbedingungen während der Herstellung, Montage und des normalen Gebrauchs der Batterie bestimmt werden. Die UL2580 2013 schreibt vor, dass die Probe mindestens einmal fallen gelassen werden sollte. Wenn sie nur einmal fallen gelassen wird, darf sie nicht horizontal fallen gelassen werden. Das Muster sollte um 10° gekippt werden, damit die Kante den Boden berührt. Wenn die Anzahl der Stürze mehr als einen beträgt, sollte mindestens ein nicht-horizontaler Fall stattfinden. Die Anzahl der Stürze ist in anderen Normen nicht festgelegt.

2.Umweltsicherheit

2.1 Thermoschock-Zyklus

Der Thermoschock-Zyklustest hat in verschiedenen Normen unterschiedliche Bezeichnungen, wie z. B. Temperaturzyklus (IEC 62660-2 (3), GB/T 31485-2015), Temperaturschock (GB/T 31467.3-2015), Thermoschock (SAE J2929 2013), Thermozyklus (UL 2580 2013). Der Zweck dieser Prüfung ist es, die Fähigkeit der Leistungsbatterie zu überprüfen, plötzlichen und schnellen Änderungen der Umgebungstemperatur zu widerstehen. Es handelt sich um den am häufigsten verwendeten Prüfgegenstand. Alle Normen und Spezifikationen in diesem Papier beinhalten diesen Punkt. Dieser Test erfordert, dass die Probe schnell zwischen zwei extremen Temperaturen umgewandelt und für eine bestimmte Zeit gehalten wird, und dass sie 5 Mal oder öfter zykliert wird. Es sollte beachtet werden, dass die entsprechende thermische Kontrollvorrichtung oder Kühlvorrichtung vor der Prüfung geschlossen werden sollte. Mit Ausnahme der IEC 62660-2:2010, die eine Mindesttemperatur von - 20 ℃ für die Prüfung verlangt, wenn die Probe in Betrieb ist, verlangen andere Normen und Spezifikationen eine Mindesttemperatur von - 40 ℃, während die Anforderungen an die Höchsttemperatur unterschiedlich sind und von + 60 ℃ bis + 85 ℃ reichen.

Die Temperaturumwandlungszeit gibt indirekt die Temperaturänderungsrate an. Die Temperaturumwandlungszeit von IEC 62660-2 (3) und GB/T 31485-2015 ist länger, nämlich mehr als 2 Stunden, während die in anderen Normen angegebene Zeit weniger als 30 Minuten beträgt. Die Anzahl der Zyklen beträgt meist 5 oder 30. Im Allgemeinen gibt es viele Zyklen mit langer Temperaturumwandlungszeit, mit Ausnahme von GB/T 31485-2015. Es ist zu beachten, dass SAE J2929 2013 auf UN38.3 und SAE J2464 2009 verweist, die vorsehen, dass die Parameter beider Normen ausgewählt werden können. UL 2580 2013 zitiert den nicht funktionierenden Teil der SAEJ2464 2009 und IEC 62660-2:2010 Proben und wählt die zitierten Normen entsprechend dem Probentyp aus.

2.2 Thermische Stabilität

Die Prüfung der thermischen Stabilität ist auch bekannt als Hochtemperatur-Dauerprüfung (IEC 62660-2 (3)), Erwärmungsprüfung (UL2580 2013, GB/T 31485-2015), die zur Bewertung der Stabilität der Batterie bei hohen Temperaturen verwendet wird.

Es gibt 6 Punkte in den Standardspezifikationen, die in diesem Artikel beschrieben werden, die einen thermischen Durchgangstest beinhalten, der je nach Testverfahren in 2 Kategorien unterteilt werden kann.

Die erste Kategorie ist IEC6260-2:2010, IEC 62660-3:2016, UL 2580 2013, GB/T 31485-2015, wobei sich UL2580 2013 direkt auf IEC 62660-2:2010 bezieht. Diese Kategorie von Normen schreibt vor, dass die Temperatur direkt mit einer Geschwindigkeit von 5 ℃/min auf die angegebene Temperatur erwärmt wird und die Erwärmung nach 30 Minuten oder 120 Minuten beendet wird;

Die zweite Art ist SAE J2464 2009 und FreedomCAR, die das Erhitzen in Schritten von 5 ℃ und das Halten bei jeder Temperatur für eine bestimmte Zeit erfordern, bis die angegebene Temperatur erreicht ist oder die Probe einen schweren Unfall hat, und dann, beginnend mit dem letzten Temperaturschritt, das Erhitzen in Schritten von 2 ℃ und das Halten bei jeder Temperatur für mindestens 1h, bis die Probe thermisch durchbrennt, um die thermische Durchbrenntemperatur zu bestimmen. Die erste Art des thermischen Durchbruchtests konzentriert sich mehr auf die Bewertung der Stabilität der Batterie bei hohen Temperaturen, während die zweite Art des Tests sich mehr auf die Schätzung der thermischen Durchbruchstemperatur der Batterie konzentriert.

2.3 Feuer

Bei der Brandprüfung wird die Sicherheitsleistung der Batterie im Brandfall bewertet, indem die Batterieprobe einem Feuer ausgesetzt oder simuliert wird. Die Bezeichnungen für diese Tests sind unterschiedlich. In diesem Dokument werden die Tests für die äußere Brandeinwirkung (GB/T 31467.3-2015), die Brandeinwirkung (Iso 12405-3:2014), die Gefährdung durch hohe Temperaturen (SAE J2464 2009), die Einwirkung eines simulierten Fahrzeugbrandes (SAE J2929 2013), die äußere Brandeinwirkung (UL2580 2013) und die innere Brandeinwirkung (UL 2580 2013) alle in eine Kategorie eingeordnet, die gemeinsam als Brandtest bezeichnet wird.

Das Prüfverfahren von ISO 12405-3:2014, ECE R100-02 2013 und GB/T31467.3-2015 ist ähnlich. Der Brennstoff wird in einen Behälter mit einer flachen Platte gegeben, angezündet und 60 Sekunden lang vorgeheizt, dann wird die flache Platte unter die Probe gelegt, um sie 70 Sekunden lang direkt der Flamme auszusetzen. Dann deckt man die flache Platte ab und hält sie 60 Sekunden lang, um den Test zu beenden. Das Prüfverfahren von SAE J2464 2009 und FreedomCAR ist ähnlich. Anstelle einer offenen Flamme wird die Probe in ein zylindrisches Metallkupfer gelegt, innerhalb von 90 Sekunden auf 890 ℃ erhitzt und 10 Minuten lang gehalten, oder andere Bedingungen verhindern eine Fortsetzung der Prüfung. SAE J2929 2013 spezifiziert das Prüfverfahren nicht, aber die verantwortliche Organisation legt die Details fest und gibt SAE J2464, ECE R34, SAE J2579, KoreanMUSS 18-3, FMVSS 304 und andere Normen als Referenz an. Die UL2580 2013 hat drei Brandprüfungspunkte.

Bei der Prüfung der äußeren Verbrennung wird die Probe mit einer offenen Flamme auf 590 ℃ erhitzt und dann 20 Minuten lang gehalten. Die Prüfung der inneren Verbrennung prüft die Auswirkungen auf den gesamten Batteriestapel nach dem thermischen Durchgehen einer einzelnen Batterie. Er kann das thermische Durchgehen der einzelnen Batterie in der zentralen Position innerhalb von 10 Minuten durch Erhitzen, Akupunktur und andere Mittel fördern. Beobachten Sie den Zustand des Batteriestapels. Dieser Test ist nur auf Lithium-Ionen-Batterien anwendbar. Der Verbrennungsauswurf zitiert UL 1642-2012, so dass die Probe direkt dem offenen Feuer ausgesetzt wurde, bis sie Feuer fing oder explodierte.