Mitä yleisiä turvallisuusstandardeja on litiumioniakuille{0}}?

Litium{0}}ioni-akut (LIB) ovat monimutkaisia ​​sähkökemiallisia ja mekaanisia järjestelmiä, joihin sovelletaan kymmeniä kansainvälisiä turvallisuusstandardeja. Tässä usein kysytyssä kysymyksessä käsittelemme LIB-turvallisuuden keskeisiä ympäristönäkökohtia, tarkastelemme litium-ioni-akkujen yleisiä turvallisuusstandardeja ja harkitsemme mukautetun akun testauslaboratorion käyttöä testaushenkilöstön turvallisuuden varmistamiseksi.

Monet LIB-turvallisuusongelmat johtuvat laitteiden herkkyydestä jännitteelle ja lämpötilalle. Paristot on tarkoitettu toimimaan -30-55 asteen lämpötila-alueella.

Yli 55 astetta (noin 80 asteeseen) akuilla on parempi nopeuskyky nopeampien sähkökemiallisten reaktioiden ja nopean ionien kulkeutumisen ansiosta elektrolyytissä ja elektrodeissa. Näissä olosuhteissa sivureaktiot muuttuvat vakaviksi, mikä johtaa nopeaan kapasiteetin heikkenemiseen. Yli 80 asteen lämpötilassa akut alkavat heikentyä, ja kaikki yli 130 asteen lämpötilat voivat aiheuttaa akun osien sulamisen ja mahdollisesti syttymisen.

Käyttöjännite ja lämpötila ovat kaksi litiumakun turvallisuuteen vaikuttavaa tekijää.

Käyttöjännite ja lämpötila ovat kaksi litiumakun turvallisuuteen vaikuttavaa tekijää. Tämä esimerkki koskee NCM-soluja.

Alhaiset lämpötilat voivat heikentää akun suorituskykyä ja vahingoittaa akkua, mutta eivät yleensä aiheuta turvallisuusriskiä. Ylilataus (liiallinen jännite) voi kuitenkin johtaa katodin hajoamiseen ja elektrolyytin hapettumiseen, mikä on turvallisuusongelma. Yli-purkautuminen (liiallinen jännite) voi aiheuttaa anodin kiinteän elektrolyytin rajapinnan (SEI) hajoamisen ja johtaa kuparifolion hapettumiseen, mikä vaurioittaa akkua entisestään.

Jännitteeseen ja lämpötilaan liittyvien toiminta- ja ympäristöongelmien lisäksi mekaaniset vauriot voivat aiheuttaa turvallisuusongelmia litiumioniakuissa (LIB). Nämä huolenaiheet huomioon ottaen LIB-laitteiden turvallisuusstandardit ovat myös laajat.

Litium{0}}ioni-akkujen viisi yleistä turvallisuusstandardia ovat:

1. IEC 62133

2. UN/DOT 38.3

3. IEC 62619

4. UL 1642

5. UL 2580

IEC 62133 on litiumioniakkujen ja -akkujen turvallisuustestausstandardi, jossa esitetään turvallisuusvaatimukset toissijaisten akkujen ja alkalisia tai ei-{2}}happoisia elektrolyyttejä sisältävien akkujen testaamiselle. Sitä käytetään kannettavissa elektroniikkatuotteissa ja muissa sovelluksissa käytettyjen LIB:iden testaamiseen. IEC 62133 käsittelee kemiallisia ja sähköisiä vaaroja, jotka voivat uhata kuluttajia ja ympäristöä, sekä mekaanisia ongelmia, kuten tärinää ja iskuja. UN/DOT 38.3 (tunnetaan myös nimellä T1-T8-testit ja UN ST/SG/AC.10/11/Rev. 5) kattaa kaikkien LIB-akkujen, litiummetalliakkujen ja akkujen kuljetusturvallisuustestaukset. Testausstandardi sisältää kahdeksan testiä (T1 – T8), joista jokainen keskittyy tiettyihin kuljetusvaaroihin. UN/DOT 38.3 on itse{19}}sertifiointistandardi, eikä se vaadi riippumatonta kolmannen osapuolen testausta. Kolmannen osapuolen testauslaboratorioiden käyttö on kuitenkin yleistä oikeudenkäyntiriskien vähentämiseksi tapaturman sattuessa.

Useita yleisiä litiumakkujen pakkaus- ja turvallisia kuljetusstandardeja (taulukko 1) ovat seuraavat:

1. UN3090 litiummetalliakut, kuljetetaan komponentteina

2. UN3480, LIB:t, kuljetetaan komponentteina

3. UN3091 Litiummetalliakut kuljetetaan laitteessa tai pakataan niiden mukana

4. UN3481, LIB:t kuljetetaan laitteissa tai pakataan niiden mukana.

Useita litiumakkutyyppejä pidetään vaarallisina materiaaleina ja vaativat erityiskäsittelyä kuljetuksen aikana. IEC 62619 kattaa turvallisuusstandardit toissijaisille litium-ioni-akuille ja akkupakkauksille ja määrittelee turvallisuusvaatimukset LIB:ille elektronisissa ja muissa teollisissa sovelluksissa. IEC 62619 -standardin testausvaatimukset koskevat sekä kiinteitä että sähkökäyttöisiä sovelluksia.

Kiinteisiin sovelluksiin kuuluvat tietoliikenne, UPS (Uninterruptible Power Supplies), energian varastointijärjestelmät, sähkökytkimet, hätävirtalähteet ja vastaavat sovellukset. Moottorikäyttöisiä sovelluksia ovat trukit, golfkärryt, automatisoidut ohjatut ajoneuvot (AGV), rautatie- ja meri{1}}paitsi maantieajoneuvot.

UL 1642 on UL-standardi litiumioniakkujen turvallisuudesta, ja siinä määritellään standardivaatimukset ensisijaisille ja toissijaisille litium--ioniakuille, joita käytetään virtalähteinä elektroniikkatuotteissa.

UL 1642 kattaa:

1. Teknikko-vaihdettava litium--ioniakut, jotka sisältävät enintään 5,0 grammaa (0,18 unssia) metallista litiumia. Akut, joiden litiumpitoisuus ylittää 5,0 grammaa, arvioidaan niiden vaatimustenmukaisuuden perusteella (jos sovellettavissa), ja niihin tehdään lisätestejä ja -tarkastuksia niiden sopivuuden määrittämiseksi aiottuun käyttöön.

2. Käyttäjän -vaihdettavat litiumparistot, joissa jokainen sähkökemiallinen kenno sisältää enintään 4,0 grammaa (0,13 unssia) litiummetallia ja enintään 1,0 grammaa (0,04 unssia) litiummetallia. Akut, jotka sisältävät yli 4,0 grammaa tai yli 1,0 grammaa litiumia, vaativat lisätarkastusta ja -testausta sen määrittämiseksi, sopiiko akku tai kenno aiottuun käyttöön.

UL1642 ei kata litiumakkujen nielemisen aiheuttamaa myrkyllisyyden riskiä tai litiummetallille altistumisen riskiä akun vaurioitumisen tai leikkauksen vuoksi.

UL2580x on sähköajoneuvojen akkujen UL-turvallisuusstandardi, joka koostuu useista testeistä, mukaan lukien:

Korkea{0}}virta akun oikosulku: Käytä täyteen ladatulla näytteellä. Oikosulje näyte käyttämällä kokonaispiirin resistanssia, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin 20 mΩ. Kipinäsytytys havaitsee syttyvän kaasun läsnäolon näytteessä ilman merkkejä räjähdyksestä tai tulipalosta. Höyryt eivät myöskään karkaa ulos tarkoitettujen tuuletusaukkojen tai järjestelmien kautta. Kotelon repeämisestä tai havaittavista elektrolyyttivuodoista ei ole merkkejä. Jos LIB pysyy toimintakunnossa oikosulkutestin jälkeen, se käy läpi lataus- ja purkujaksot valmistajan ohjeiden mukaisesti. Oikosulkutestaus voidaan tehdä osakomponenteille, ei koko Energy Storage Assemblylle (EESA).

Akun murskaus: Toimii täyteen ladatulla näytteellä ja simuloi ajoneuvon törmäyksen vaikutusta EESA:n eheyteen. Samoin kuin oikosulkutestissä, kipinäsytytys havaitsee syttyvien kaasujen pitoisuudet näytteessä, eikä räjähdyksestä tai tulipalosta ole merkkejä. Myrkyllisiä kaasuja ei vapaudu.

Akkukennojen murskaus (pysty): Toimii täyteen ladatulla näytteellä. Puristustestin aikana käytettävä voima on rajoitettava 1000 kertaa akun painoon. Murskaustestin tapaan kipinäsytytys havaitsee syttyvien kaasujen pitoisuudet näytteessä, eikä räjähdyksestä tai tulipalosta ole merkkejä. Myrkyllisiä kaasuja ei vapaudu.

LIB-testikammio

LIB:n täydellinen testaus on luonnostaan ​​vaarallista toimintaa. Kaasunpoisto, tulipalo tai räjähdys on mahdollista syväpurkauksen, oikosulkujen, korkeiden lämpötilojen ja erilaisten mekaanisten väärinkäytösten vuoksi.

Erityisesti suunnitellut LIB-testaus- ja säilytyskammiot on kehitetty vähentämään henkilöstön loukkaantumisriskiä. Yksi esimerkki on kävely-90 minuutin palonkestävässä huoneessa, jossa on sisäinen ja ulkoinen palosuojaus, jota voidaan käyttää testikammiona tai säilytystilana LIB (kuva 2).

Ominaisuuksia, jotka on suunniteltu suojelemaan ihmisiä ja ympäristöä, ovat:

a) Katolla oleva paineenalennuspinta, joka tasapainottaa sisäisen ja ulkoisen paineen onnettomuuden sattuessa.

b) Tehokas{0}}ilmanvaihto vaarallisten tai räjähtävien kaasujen nopeaan poistoon.

c) Kyky ruiskuttaa inerttiä kaasua vaarallisten reaktioiden tai tulipalojen hallitsemiseksi.

d) Paloanturit, jotka varoittavat tulipalojen kehittymisestä ja integroidut palontorjuntajärjestelmät.

e) Lisäkaasuanturit kaasunpoiston tunnistamiseen sekä lisäantureiden ja signaalireleiden sijainnit tarpeen mukaan.

Yhteenvetona voidaan todeta, että litium{0}}ioni-akkujen litiummetallipitoisuus tarkoittaa, että ne aiheuttavat mahdollisen vaaran akkukäyttöisten-järjestelmien käyttäjille. LIB:n turvallisuusriskejä ovat yli-purkaus, oikosulut, korkeat lämpötilat ja mekaaninen väärinkäyttö. Litium-ioni-akuille on olemassa kymmeniä kansainvälisiä turvallisuusstandardeja ja suunnitteluvaatimuksia. Tässä artikkelissa esitellään viisi yleistä turvallisuusstandardia litium-ioni-akuille sekä joitakin perusnäkökohtia LIB-testikammion määrittämisessä.