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Standard di test di sicurezza per le batterie agli ioni di litio di potenza - Parte 2

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Standard di test di sicurezza per le batterie agli ioni di litio di potenza - Parte 2

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1.5 Penetrazione del chiodo

Il test di penetrazione del chiodo valuta la sicurezza della batteria facendo penetrare l'ago d'acciaio attraverso il campione a una certa velocità. L'ago di acciaio attraversa la batteria, danneggiando l'integrità dell'elettrodo e del diaframma, provocando un cortocircuito nella batteria e una continua generazione di calore. Il livello di gravità del test di penetrazione dei chiodi è relativamente alto e solo tre degli standard presentati in questo articolo includono questo test. In base alla differenza dei campioni di prova, i parametri di prova (profondità dell'ago, diametro dell'ago d'acciaio, velocità dell'ago, ecc. SAEJ2464 200 e GB/T31485-2015 richiedono entrambi che l'ago di acciaio rimanga nel campione per 1 ora dopo averlo penetrato, ma FreedomCAR non lo specifica.

1.6 Ribaltamento

La prova di ribaltamento simula il ribaltamento e il rovesciamento che il veicolo può incontrare in un incidente, che in alcuni standard è chiamato anche rotazione (UL2580-2013, SAEJ2929 2013). La norma SAEJ2929 2013 non specifica separatamente la prova di ribaltamento, che è inclusa nella prova di estrusione, e la prova di ribaltamento è richiesta dopo la prova di estrusione.

I test di ribaltamento delle cinque norme sopra citate possono essere suddivisi grossomodo in tre categorie: SAE J2464 2009, FreedomCAR e GB/T 31467.3-2015 richiedono che il campione venga ruotato a una velocità di 360 °/min (6 °/s) per un ciclo, quindi con incrementi di 90 °, ogni posizione deve essere mantenuta per 60 minuti e ruotata per un ciclo. La differenza è che SAEJ2464 2009 e FreedomCAR non specificano l'asse di rotazione, mentre GB/T31467.3-2015 specifica che il campione deve ruotare in due direzioni, asse x e asse v. La norma SAE J2929 2013 richiede che il campione ruoti di 90° entro 1~3 minuti, quindi lo mantenga per 5 minuti e lo faccia ruotare per un ciclo. La norma UL 2580 2013 richiede che il campione ruoti a una velocità di 90/15s per un ciclo e che ruoti in due o tre direzioni. In particolare, si sottolinea che il test non viene eseguito per le batterie al piombo-acido ricche di liquidi.

1.7 Goccia

Il test di caduta simula la situazione in cui la batteria di alimentazione scivola accidentalmente dal veicolo o cade da un luogo elevato. Il test prevede che il campione cada liberamente a terra dall'altezza specificata in una determinata direzione.

Ad eccezione di FreedomCAR, che richiede la caduta sulla superficie cilindrica della barra d'acciaio, gli altri standard richiedono la caduta sul suolo di cemento o su una superficie dura. Per quanto riguarda l'altezza di caduta, SAE J2464 2009, GB/T31485-2015 e GB/T 31467.3-2015 specificano un'altezza di caduta fissa compresa tra 1 e 2 m. SAE J2929 2013 e UL 2580 2013 specificano che l'altezza di caduta deve essere di almeno 1 m rispetto all'altezza di caduta più probabile. FreedomCAR richiede che l'altezza di caduta non superi i 10 m. L'altezza specifica deve essere determinata in base alle condizioni di abuso affidabili durante la produzione, l'assemblaggio e il normale utilizzo della batteria. La norma UL2580 2013 stabilisce che il campione deve essere lasciato cadere almeno una volta. Quando viene fatto cadere una sola volta, non può essere fatto cadere orizzontalmente. Il campione deve essere inclinato di 10° per far sì che il bordo sia a contatto con il suolo; quando il numero di cadute è superiore a uno, deve esserci almeno una caduta non orizzontale. Il numero di cadute non è specificato in altri standard.

2.Sicurezza ambientale

2.1 Ciclo di shock termico

Il test del ciclo di shock termico ha nomi diversi in diversi standard, come ad esempio ciclo di temperatura (IEC 62660-2 (3), GB/T 31485-2015), shock termico (GB/T 31467.3-2015), shock termico (SAE J2929 2013), ciclo termico (UL 2580 2013). Lo scopo di questo test è verificare la capacità della batteria di resistere a improvvisi e rapidi cambiamenti della temperatura ambiente. È il test più diffuso. Tutti gli standard e le specifiche del presente documento includono questa voce. Questo test richiede che il campione venga rapidamente convertito tra due temperature estreme e mantenuto per un certo periodo di tempo, e che venga ciclato per 5 o più volte. Si noti che il dispositivo di controllo termico o di raffreddamento deve essere chiuso prima del test. Ad eccezione della norma IEC 62660-2:2010, che richiede una temperatura minima di - 20 ℃ per il test quando il campione è in funzione, altri standard e specifiche richiedono una temperatura minima di - 40 ℃, mentre i requisiti per la temperatura massima sono diversi e vanno da +60 ℃ a +85 ℃.

Il tempo di conversione della temperatura specifica indirettamente il tasso di variazione della temperatura. Il tempo di conversione della temperatura della norma IEC 62660-2 (3) e della norma GB/T 31485-2015 è più lungo, superiore a 2 ore, mentre il tempo specificato in altre norme è inferiore a 30 minuti. Il numero di cicli è per lo più pari a 5 o 30. In generale, ci sono molti cicli con un lungo tempo di conversione della temperatura, ad eccezione di GB/T 31485-2015. Va notato che la norma SAE J2929 2013 fa riferimento alle norme UN38.3 e SAE J2464 2009, che prevedono la possibilità di selezionare i parametri di entrambe le norme. La norma UL 2580 2013 ha citato la parte non funzionante dei campioni SAEJ2464 2009 e IEC 62660-2:2010 e ha selezionato le norme citate in base al tipo di campione.

2.2 Stabilità termica

Il test di stabilità termica è noto anche come test di resistenza alle alte temperature (IEC 62660-2 (3)), test di riscaldamento (UL2580 2013, GB/T 31485-2015), utilizzato per valutare la stabilità della batteria alle alte temperature.

Nelle specifiche standard descritte in questo articolo sono presenti 6 voci che includono il test di fuga termica, che possono essere suddivise in 2 categorie in base al processo di test.

La prima categoria è costituita da IEC6260-2:2010, IEC 62660-3:2016, UL 2580 2013, GB/T 31485-2015, in cui UL2580 2013 fa riferimento direttamente a IEC 62660-2:2010. Questa categoria di norme prevede che la temperatura venga riscaldata direttamente alla temperatura specificata alla velocità di 5 ℃/min e che il riscaldamento venga interrotto dopo 30 minuti o 120 minuti;

Il secondo tipo è rappresentato dalle norme SAE J2464 2009 e FreedomCAR, che prevedono il riscaldamento a passi di 5 ℃ e il mantenimento a ciascuna temperatura per un certo tempo fino al raggiungimento della temperatura specificata o fino a quando il campione non subisce un incidente grave, e poi, a partire dall'ultimo passo di temperatura, il riscaldamento a passi di 2 ℃ e il mantenimento a ciascuna temperatura per almeno 1h fino a quando il campione non subisce una fuga termica, in modo da determinare la temperatura di fuga termica. Il primo tipo di test di fuga termica si concentra maggiormente sulla valutazione della stabilità della batteria ad alta temperatura, mentre il secondo tipo di test si concentra maggiormente sulla stima della temperatura di fuga termica della batteria.

2.3 Fuoco

Il test al fuoco valuta le prestazioni di sicurezza della batteria in caso di incendio esponendo il campione di batteria al fuoco o tramite simulazione. I nomi di questi test sono diversi. In questo documento, l'esposizione al fuoco esterno (GB/T 31467.3-2015), l'esposizione al fuoco (Iso 12405-3:2014), il rischio di alta temperatura (SAE J2464 2009), l'esposizione all'incendio simulato di un veicolo (SAE J2929 2013), l'esposizione al fuoco esterno (UL2580 2013), l'esposizione al fuoco interno (UL 2580 2013) I test come il proiettile (UL2580 2013), la resistenza al fuoco (ECER100-02 2013) e l'incendio simulato del carburante (Freedom CAR) sono tutti classificati in un'unica categoria, che viene indicata collettivamente come test del fuoco.

Il processo di prova di ISO 12405-3:2014, ECE R100-02 2013 e GB/T31467.3-2015 è simile. Si mette il combustibile in un contenitore piatto, lo si accende e lo si preriscalda per 60 secondi, quindi si mette il piatto sotto il campione per esporlo direttamente alla fiamma per 70 anni. Quindi coprire la piastra piatta e tenerla per 60 secondi per terminare il test. Il processo di prova di SAE J2464 2009 e FreedomCAR è simile. Invece di utilizzare una fiamma libera per il test, il campione viene inserito in un rame metallico cilindrico, riscaldato a 890 ℃ entro 90 secondi e mantenuto per 10 minuti, oppure altre condizioni impediscono il proseguimento del test. La norma SAE J2929 2013 non specifica il processo di prova, ma l'organizzazione responsabile ne specifica i dettagli e fornisce come riferimento le norme SAE J2464, ECE R34, SAE J2579, KoreanMUSS 18-3, FMVSS 304 e altre norme. La norma UL2580 2013 prevede tre prove di resistenza al fuoco.

Per il test di combustione esterna, il campione viene riscaldato a 590 ℃ con fiamma libera e poi tenuto per 20 minuti. Il test di combustione interna verifica l'impatto sull'intera pila di batterie dopo la fuga termica di una singola batteria. Può favorire la fuga termica della singola batteria in posizione centrale entro 10 minuti mediante riscaldamento, agopuntura e altri mezzi. Osservare le condizioni della pila di batterie. Questo test è applicabile solo alle batterie agli ioni di litio. L'espulsione della combustione ha citato la norma UL 1642-2012, per cui il campione è stato esposto direttamente al fuoco aperto finché non ha preso fuoco o è esploso.