Requisiti standard UN38.3 per la produzione di batterie al litio

DGBell vi informa dei requisiti standard UN38.3 per la produzione di batterie al litio

Articoli e procedure di prova standard UN38.3

La norma UN38.3 comprende i seguenti 8 elementi di rilevamento:

T1 bassa pressione,

Ciclo di temperatura T2,

Vibrazione T3,

Shock T4,

Cortocircuito esterno T5,

T6 impatto di oggetti pesanti (nucleo della batteria al litio),

Sovraccarico T7 (batteria al litio o batteria al litio)

T8 a scarica forzata (batterie al litio).

Per le batterie al litio o i pacchi batteria al litio, sono necessari in totale 7 elementi di prova T1 → T5, T6 e T7. Tuttavia, per le celle delle batterie al litio, sono necessari i test T1 → T5, T6 e T8. Tra questi, i test T6, T7 e T8 devono utilizzare campioni separati. E T1 → T5 testano in sequenza lo stesso campione.

Confronto tra UN38.3 e standard internazionali

Rispetto ad altri standard internazionali per le batterie al litio, le condizioni di ciclo di temperatura specificate nello standard UN38.3 sono più impegnative e più lunghe. Altri elementi di prova standard internazionali utilizzano generalmente campioni separati per le prove. Tuttavia, il test T1 → T5 nella norma UN3813 prova lo stesso campione in sequenza. La prova precedente può avere un impatto negativo sulla prova successiva, con conseguente mancato superamento della prova. Se la batteria al litio sottoposta al controllo viene testata per T1 → T5 nella norma UN 38.3, ci sarà un elemento non qualificato. Le imprese devono ripetere il test secondo la norma UN3813 dopo il miglioramento del processo, il che prolungherà notevolmente il ciclo di prova.

Dalla Tabella 1 si può sapere che, rispetto alla norma internazionale IEC62133, il tempo di esposizione ad alta e bassa temperatura dell'elemento del ciclo di temperatura nella norma UN3813 è fino a 6 ore, e la temperatura di prova a bassa temperatura è -40 ± 2°C. Il ciclo di temperatura della prova del ciclo di temperatura è più grande e il ciclo di prova è più lungo. È più facile causare la decomposizione dei materiali interni della cella della batteria e la generazione di gas. In caso di problemi nel processo di produzione, quando il gas generato durante lo shock termico raggiunge una certa pressione, è probabile che il gas fuoriesca dal punto debole della cassa della batteria o dalla guarnizione interna, causando fenomeni non conformi agli standard, come perdite di gas e perdite di liquidi.

Confronto tra le norme UN38.3 e IEC62133

Standard di progetto Metodo di rilevamento Criteri di accettazione Differenze tra gli standard

Cicli di temperatura UN38.3 Standard Conservare a 75 ± 2 ℃ per almeno 6 h, e poi alla temperatura di prova-40 ± 2 ℃ per almeno 6 h. L'intervallo di tempo massimo tra due temperature di prova estreme è di 30 min. Questo processo deve essere ripetuto 10 volte. Tutte le celle di prova e i pacchi batteria sono stati conservati a una temperatura ambiente di 20 ± 5 ℃ per 24 h. Nessuna perdita di massa, nessuna perdita, nessuna perdita, nessuno scarico, nessuna disintegrazione, nessuna crepa e nessuna combustione. E la tensione a circuito aperto di ogni cella di prova o batteria completamente carica dopo la prova non è inferiore al 90% della tensione prima della prova.

La norma UN38.3 ha una temperatura di prova inferiore. E il tempo di esposizione ad alta temperatura e bassa temperatura è più lungo.

IEC62133 Standard 1. Posizionare la cella singola o il pacco batteria ad una temperatura ambiente di 75°C ± 2°C per 4H

2. Ridurre la temperatura ambiente a 20 ℃ ± 5 ℃ entro 30min, e mantenerla almeno 2H

3. Ridurre la temperatura ambiente a -20 ℃ ± 2 ℃ entro 30min e mantenere 4H

4. Aumentare la temperatura ambiente a 20 ℃ ± 5 ℃ entro 30min e mantenerla per almeno 2h

5. Ripetere i passi sopra descritti per 4 cicli.

6. Dopo il 5° ciclo, conservare e ispezionare la batteria per un periodo di recupero di almeno 24 ore.

Nessun incendio, nessuna esplosione, nessuna perdita

Analisi dei risultati e delle cause dei test standard UN3813

Primo caso

Nella norma UN3813, le batterie al litio testate nel progetto di cicli di temperatura sono completamente cariche (100% SOC). Pertanto, se sottoposte ad uno shock termico a lungo termine, all'interno della batteria possono verificarsi reazioni collaterali relativamente gravi, che generano una grande quantità di gas. Se c'è un problema con il processo di produzione della batteria, quando si accumula una certa quantità di pressione dell'aria, il gas e l'elettrolito possono fuoriuscire dalla fessura nel caso o nel luogo in cui viene saldata la saldatura.

I problemi nel processo di produzione possono avere le seguenti condizioni:

La saldatura dell'involucro della batteria e del coperchio non è solida e non è sigillata;

Ci sono saldature mancanti, false saldature e cricche, e le saldature hanno cricche, crepe, ecc ..;

Quando la sfera d'acciaio è sigillata, la dimensione della sfera d'acciaio è impropria e il materiale della sfera d'acciaio è diverso da quello del cappuccio;

Il polo positivo del cappuccio non è strettamente rivettato e c'è una fessura;

L'elasticità della guarnizione isolante non è adatta, non è resistente alla corrosione ed è facile da invecchiare.

Problemi come la perdita di massa, le perdite e lo scarico durante il ciclo di temperatura standard UN38.3 sono principalmente legati al processo di fabbricazione. L'anatomia della batteria fuoriuscita ha rivelato che la batteria è stata sottoposta a una forza irregolare durante il montaggio, che ha causato la deformazione della piastra isolante interna della batteria, causando la perdita della batteria in corrispondenza della piastra isolante.

Secondo caso

Inoltre, il test ha anche rilevato che alcune batterie al litio non hanno alcuna perdita di massa, nessuna perdita, nessuna perdita, nessuno scarico, nessuna disintegrazione, nessuna crepa e nessuna combustione dopo il test del ciclo di temperatura. Tuttavia, a causa della reazione chimica tra i materiali attivi dell'elettrodo positivo e negativo e l'elettrolita all'interno della batteria durante lo shock termico, è stata generata una certa quantità di gas che ha causato un fenomeno di rigonfiamento durante il test.

Tuttavia, la batteria al litio gonfia è più difficile da superare il test di vibrazione durante la successiva prova di accelerazione elevata e di vibrazione a lungo termine. È probabile che la batteria produca perdite di gas e perdite, con conseguente eccessiva perdita di qualità e, in ultima analisi, il fallimento del test di vibrazione. Questo richiede ai produttori di batterie al litio nella fase di ricerca e sviluppo, oltre al continuo miglioramento delle prestazioni elettriche, ma deve anche considerare pienamente l'impatto negativo dello shock termico sui materiali delle batterie al litio.

Partendo dai materiali delle batterie al litio, è stata studiata la stabilità di ogni materiale chimico alla temperatura di prova specificata nel ciclo di temperatura di 75 ℃,-40 ℃, e i punti di transizione tra 75 ℃ e-40 ℃. Scoprire quali materiali sono suscettibili di generare gas alla temperatura di prova. Attraverso un gran numero di esperimenti per migliorare il processo di questi materiali, o per trovare altri materiali alternativi, per cercare un migliore equilibrio tra le prestazioni elettriche e le prestazioni di sicurezza delle batterie al litio.

Terzo caso

In un altro caso, la cella al litio che si è gonfiata durante il ciclo di temperatura ha superato i successivi test di vibrazione e di shock. Tuttavia, la grande quantità di gas generato internamente durante il ciclo di temperatura influisce negativamente sulle parti di saldatura intorno al guscio. Lo shock di pressione del gas provoca direttamente l'indebolimento della forza di saldatura in alcune zone. Nella prova di cortocircuito esterno dopo la prova d'urto, la batteria al litio monocella si è rapidamente riscaldata e all'interno del guscio ha continuato a generarsi una grande quantità di gas. Quando la pressione interna del guscio sale ad un certo valore, il gas viene rilasciato dalla zona in cui la forza di saldatura diventa debole, causando la rottura del guscio. Di conseguenza, il test di cortocircuito esterno non può essere superato.

Le seguenti camere di prova sono utilizzate nella norma UN38.3:

Tester di schiacciamento della batteria del Servo Computer

Sistema di prova di vibrazione

Sistema di prova d'urto

Tester di penetrazione del chiodo di schiacciamento della batteria

Camera di prova per la simulazione dell'altitudine

Tester ad impatto pesante

Camera di prova per il controllo della temperatura della batteria in cortocircuito

Camera di prova di schiacciamento della batteria

Camera di prova a temperatura ciclica