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Che cos'è il test UN 38.3 T6? - Parte 2

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Che cos'è il test UN 38.3 T6? - Parte 2

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3.Ricerca sul metodo di prova T6

Per il test T6, data la diversità dei tipi di batterie al litio esistenti, è necessario selezionare metodi di prova diversi per i vari tipi di celle di batterie al litio. Durante la ricerca del gruppo di lavoro sulle batterie al litio del Comitato di esperti per i trasporti delle Nazioni Unite, sono stati inclusi nella discussione metodi di prova come lo schiacciamento, la penetrazione di un chiodo, la perforazione smussata della NASA e il cortocircuito interno forzato del PSE giapponese.

Questi test saranno brevemente presentati di seguito:

1) Schiacciamento: il test di schiacciamento è un metodo di prova molto comune per le batterie al litio, utilizzato nei test di abuso di vari standard. Nella norma IEC 60.086-4 Pile primarie - Parte 4: Sicurezza delle batterie al litio, questo test viene utilizzato come metodo alternativo per le prove di impatto pesante di alcuni tipi di batterie. In genere, la batteria viene schiacciata su due piani e rilasciata dopo aver raggiunto una certa pressione. Questo test non può causare cortocircuiti interni a tutti i tipi di batterie al litio, ma è uno dei metodi più maturi e diffusi.

2) Penetrazione delle unghie: anche questo è un metodo di prova comune per l'abuso delle batterie al litio. Ma la parte danneggiata durante il test è limitata solo al punto di penetrazione del chiodo. La parte in cortocircuito è relativamente piccola e la generazione di calore è relativamente lenta, quindi l'effetto di causare un cortocircuito interno è limitato.

3) Cortocircuito interno forzato PSE giapponese: questo test è un test di cortocircuito interno forzato per le celle delle batterie proposto dal Giappone. Nel 2008, il governo giapponese ha introdotto la certificazione PSE delle batterie agli ioni di litio, che prevede che tutte le batterie agli ioni di litio esportate in Giappone dopo il 20 novembre 2008 e conformi alle disposizioni della legge giapponese sulla sicurezza degli apparecchi elettrici debbano essere certificate da PSE. Questo test è un elemento importante per la certificazione PSE delle batterie agli ioni di litio.

Il metodo di prova è il seguente: smontare la cella della batteria agli ioni di litio completamente carica, posizionare un piccolo foglio di nichel tra la sostanza attiva positiva e la sostanza attiva negativa, nonché tra il foglio di alluminio positivo e la sostanza attiva negativa, avvolgere la cella della batteria, contrassegnare la posizione del foglio di nichel, posizionarlo in modo sigillato, applicare una pressione sulla parte della cella della batteria in cui è posizionato il foglio di nichel a una velocità di 0,1 mm/s in determinate condizioni di temperatura.1 mm/s in determinate condizioni di temperatura, e quando la caduta di tensione osservata è superiore a 50 mV, oppure quando la pressione è applicata in modo da soddisfare i requisiti (batteria cilindrica 800 N, batteria quadrata 400 N), smettere di abbassare lo strumento di pressurizzazione per 30s, quindi rimuovere la pressione. Se la cella della batteria non prende fuoco durante il test, i requisiti del test sono soddisfatti.

Questo test ha requisiti elevati per le celle della batteria, ma ci sono anche alcune controversie. Ad esempio, se l'ambiente elettrochimico della batteria viene danneggiato durante lo smontaggio, non è certo che le celle della batteria riconfezionate possano simulare efficacemente il cortocircuito interno delle batterie normali; inoltre, occorre considerare la sicurezza del processo di prova e i requisiti per il personale; questo test riguarda solo le celle delle batterie agli ioni di litio, non quelle delle batterie al litio metallico. Pertanto, il suo campo di applicazione è limitato.

4) Blunt: questo test è un metodo di simulazione del cortocircuito interno della batteria proposto da UL (Underwriters Labo ratings Inc.), che riduce il rischio di smontaggio della batteria con il metodo giapponese del cortocircuito interno forzato. Il metodo consiste nell'utilizzare un ago smussato in acciaio per pungere la batteria a una velocità lenta di 0,1 mm/s al centro della batteria e osservare la variazione della tensione a circuito aperto e della temperatura della batteria fino a quando la caduta di tensione raggiunge i 100 mV. Il vantaggio di questo test è che non richiede lo smontaggio della batteria e non danneggia l'ambiente elettrochimico all'interno della batteria, quindi ha una forte operatività. Tuttavia, poiché la puntura smussata avviene nel guscio della batteria, non è possibile controllare con precisione la posizione di cortocircuito interno della batteria. La possibilità che questo test possa simulare completamente il cortocircuito interno della batteria è ancora in fase di studio.

4.Revisione del test T6 in UN38.3

Sulla base delle discussioni tra gli esperti del gruppo di lavoro sulle batterie al litio, compresa la ricerca sui metodi di prova sopra descritti, il Comitato di esperti dei trasporti delle Nazioni Unite

Il comitato ha raggiunto una risoluzione per la revisione dei test T6 della norma UN38.3. I contenuti principali sono i seguenti:

1) Viene aggiunta la prova di schiacciamento, applicabile alle batterie prismatiche, a sacchetto, a bottone e ad alcune celle di batterie cilindriche. Per le pile cilindriche che non rientrano nell'ambito di applicazione della prova di schiacciamento, viene ancora utilizzato il metodo originale di prova di impatto pesante T6.

Metodo di schiacciamento: la velocità di schiacciamento del primo punto di contatto è di 1,5 cm/s. Estrudere fino a quando non si verifica una delle tre condizioni seguenti:

(1) La forza di schiacciamento raggiunge (13 ± 0,78) kN;

(2) La caduta di tensione deve essere di almeno 100 mV;

(3) la deformazione della cella deve essere almeno del 50%.

Il tempo di prova e di osservazione è di 6 ore. La temperatura esterna del campione di prova non deve superare i 170 ℃ durante il periodo di prova e di osservazione e non devono verificarsi smontaggi o incendi.

2) Anche la prova d'urto del peso originale è stata rivista: L'intervallo di tolleranza del diametro della barra di prova e del peso del martello è stato aumentato; La lunghezza della barra di prova è limitata; Il materiale della barra è limitato; Si sottolinea attraverso la descrizione del testo che il martello deve cadere perpendicolarmente al campione e l'attrito e la trazione devono essere ridotti al minimo durante la caduta.

I contenuti principali dopo la revisione sono i seguenti:

Posizionare il campione su una superficie orizzontale liscia, collocare un'asta di acciaio inossidabile di tipo 316 con un diametro di (15,8 ± 0,1) mm e una lunghezza di almeno 6 cm o la dimensione più lunga della cella della batteria (la più grande) al centro del campione, e far cadere un martello pesante con un peso di (9,1 ± 0,1) kg dall'altezza di (61 ± 2,5) cm fino all'intersezione del campione e dell'asta. Durante la caduta, utilizzare una guida di scorrimento verticale che sia quasi priva di attrito e che riduca al minimo la trazione sul martello. La guida di scorrimento utilizzata per guidare il martello pesante deve essere mantenuta a un angolo retto di 90° rispetto alla superficie di supporto orizzontale.

3) Lo scopo della prova è stato rivisto per simulare l'abuso meccanico causato dall'impatto e dallo schiacciamento di oggetti pesanti che possono causare un cortocircuito interno. Questa revisione aggiunge un metodo di selezione per il T6, vale a dire che diversi metodi di prova possono essere utilizzati per diversi tipi di celle di batteria, il che rappresenta una svolta in questo standard, può aumentare l'applicabilità dello standard e pone anche una buona base per l'ulteriore perfezionamento e rafforzamento di questo standard in futuro.

5. Conclusioni

Anche se il metodo di prova UN38.3 T6 sarà rivisto, le modalità di simulazione del test di cortocircuito interno delle celle delle batterie al litio sono ancora un argomento da studiare. Con il continuo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio e il continuo miglioramento dei requisiti di sicurezza, è sempre più importante sviluppare questo progetto di test. Solo studiando ed esplorando costantemente le caratteristiche elettrochimiche e le caratteristiche dell'ambiente di utilizzo delle batterie agli ioni di litio, è possibile formulare articoli e condizioni di prova per le batterie al litio più scientifici, più mirati e utilizzabili. In questo modo, la valutazione della sicurezza delle batterie al litio può essere ulteriormente rafforzata e la garanzia della sicurezza dei trasporti può essere migliorata.