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Cos'è la norma di prova IEC 62133? - Parte 2

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Cos'è la norma di prova IEC 62133? - Parte 2

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(3) Abuso termico

L'abuso termico si riferisce alla simulazione di un uso improprio della batteria in condizioni di temperatura elevata, come la collocazione di telefoni cellulari in automobili esposte al sole o la collocazione di telefoni cellulari o prodotti elettronici in forni a microonde. La fonte di calore esterna agisce direttamente sulla batteria al litio, causando complesse reazioni chimiche interne, come la decomposizione del film SEI, la reazione redox tra l'elettrolita e i materiali degli elettrodi positivi e negativi, che si evolve ulteriormente in una fuga di calore. Inoltre, il diaframma si scioglie e si restringe ad alta temperatura, provocando il cortocircuito dei poli positivo e negativo, con il rischio di incendi o esplosioni. Nella norma IEC62133: 2012 sono state apportate solo lievi modifiche al test di abuso di calore, ovvero i nuclei elettrici di piccole dimensioni vengono mantenuti a 130 ℃ per 10 minuti, mentre i nuclei elettrici di grandi dimensioni vengono mantenuti a 130 ℃ per 30 minuti. Ciò è dovuto alla crescente densità di energia volumetrica e all'elevata capacità della singola batteria agli ioni di litio.

(4) Frantumazione

Test di schiacciamento contenuto nella norma IEC62133:2012: selezionare il metodo che causa il risultato più sfavorevole per applicare una forza di (13 ± 1) k N. Una volta raggiunta la pressione massima, o la tensione diminuisce improvvisamente di 1/3 della tensione iniziale, o si verifica una deformazione del 10%, la pressione deve essere rilasciata. Per le batterie quadrate, viene eseguita solo la prova sul lato largo, invece di quella sul lato stretto. Rispetto allo standard del 2002, ci sono solo piccole modifiche, ovvero la cella della batteria utilizza una nuova procedura di carica. Il test di spremitura simula un cortocircuito interno locale. Il nuovo metodo di carica può ridurre il tasso di qualificazione del test di sicurezza delle celle delle batterie al litio.

2.2 Aggiunta di elementi di prova

(1) Cortocircuito interno forzato

Il test di cortocircuito interno forzato cerca di simulare il cortocircuito interno causato da particelle metalliche che penetrano nel diaframma. I test previsti dalla norma IEC62133:2012 esaminano il cortocircuito interno da due posizioni: sostanza attiva positiva. Tra sostanze attive negative; foglio di alluminio positivo - materiale attivo negativo. Nel test, la cella della batteria completamente carica viene prima decomposta in un ambiente in cui il punto di rugiada è inferiore a - 25 ℃, quindi piccoli fogli di nichel vengono collocati rispettivamente nelle due posizioni superiori, arrotolati nuovamente nella batteria e inseriti in un sacchetto di polietilene sigillato.

La batteria viene posta alla temperatura di prova superiore (inferiore) più (meno) 5 ℃ per (45 ± 15) minuti, quindi, rispettivamente alla temperatura di prova superiore e inferiore, viene utilizzato uno strumento di pressione standard per applicare una pressione alla velocità di 0,1 mm/s alla posizione della lamina di nichel, finché non si osserva che il cortocircuito interno provoca una caduta di tensione di 50 mV o che la pressione soddisfa i requisiti (800 N per le batterie circolari e 400 N per le batterie quadrate), la pressione viene rilasciata dopo 30 secondi. È necessario che la batteria non si incendi o esploda in caso di cortocircuito interno. Il contenuto di questo test è lo stesso dello standard JIS 8714.

Inoltre, lo standard stabilisce che questo test è applicabile solo a Francia, Giappone, Corea e Svizzera. Sebbene il test di cortocircuito interno forzato possa ridurre notevolmente i fattori di rischio causati dai difetti del processo produttivo, è ancora controverso se sia in grado di simulare realmente ed efficacemente il cortocircuito interno delle batterie normali. Allo stesso tempo, anche la rigorosa operazione di smontaggio e rimontaggio della batteria rappresenta una sfida.

(2) Test di trasporto

Il test di trasporto previsto dallo standard IEC62281 comprende: bassa pressione dell'aria, ciclo di temperatura, vibrazioni, urti, cortocircuito esterno, impatto o estrusione. È rivolto alle celle e al pacco batterie. Tuttavia, lo standard IEC62133:2012 richiede solo il test della cella della batteria, riducendo i requisiti di sicurezza del pacco batteria. Rispetto alla norma IEC62133:2002, la norma 2012 ha eliminato diversi test come la bassa pressione dell'aria, il ciclo di temperatura, le vibrazioni e l'impatto, ma ha aggiunto il test di trasporto.

Dall'analisi comparativa delle differenze si evince che, ad eccezione di T6, che riguarda un singolo campione, T1-T5 riguardano lo stesso campione da testare a turno. Il test precedente può avere un impatto negativo sul test successivo, con conseguente mancato superamento del test. Inoltre, vi sono differenze anche nei metodi di prova. I cicli di temperatura e le condizioni di vibrazione sono più severi in termini di temperatura, tempo e accelerazione, il che può portare facilmente a perdite di liquido, fratture interne e altri fenomeni della batteria al litio. In sintesi, lo standard IEC62133:2012 migliora notevolmente i requisiti dei test di sicurezza delle batterie al litio.

3.Conclusione

La preparazione e la revisione delle norme sulle batterie al litio sono molto attive in tutto il mondo. Dall'analisi comparativa tra l'edizione 2002 e l'edizione 2012 della norma internazionale IEC62133 sulle batterie agli ioni di litio per apparecchiature portatili, è emerso che l'edizione 2012 è più specifica e dettagliata nella valutazione della sicurezza delle batterie agli ioni di litio. Inoltre, stabilisce i metodi di test di sicurezza delle batterie agli ioni di litio utilizzate nelle apparecchiature elettroniche portatili in condizioni di uso normale, in condizioni di uso improprio prevedibili e in condizioni di guasto prevedibili, garantendo la sicurezza delle batterie al litio durante lo stoccaggio, l'uso, il trasporto, ecc.