電池檢測(cè)UL2054中文標(biāo)準(zhǔn)
2011-04-06
前 言:
本標(biāo)準(zhǔn)含有覆蓋UL規(guī)定的大類的產(chǎn)品的基本要求。
這些要求基于合理的工程原理，研究和試驗(yàn)結(jié)論以及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，并且參考了制造商、用戶、檢查機(jī)構(gòu)和其它一些有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的機(jī)構(gòu)或人士的意見。
A.遵守本標(biāo)準(zhǔn)的要求是制造商在制造產(chǎn)品時(shí)應(yīng)具備的一個(gè)基本條件。
B.產(chǎn)品僅能書面滿足本標(biāo)準(zhǔn)條文規(guī)定不足以斷定滿足本標(biāo)準(zhǔn)，比如：當(dāng)檢測(cè)和試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其它特征不滿足本標(biāo)準(zhǔn)安全水平的要求。
C.產(chǎn)品采用的材料或結(jié)構(gòu)與本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求不符的不能認(rèn)為符合本標(biāo)準(zhǔn)。如果該 產(chǎn)品采用的材料或由采用不同于本標(biāo)準(zhǔn)所列的結(jié)構(gòu)形成;但性能可以符合標(biāo)準(zhǔn)要求的，有可能斷定符合本標(biāo)準(zhǔn)。
D.UL在執(zhí)行客戶的安全測(cè)試要求時(shí)，并不承諾為客戶的產(chǎn)品負(fù)責(zé)，UL只是依據(jù) 當(dāng)前水平考慮到的一些實(shí)際安全限制及要求為產(chǎn)品提供一個(gè)專業(yè)的判斷。UL對(duì)產(chǎn)品造成的危害不承擔(dān)義務(wù)。
E.許多本標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試由于其固有的危險(xiǎn)性，必須有足夠的人身及財(cái)產(chǎn)安全防護(hù)措施。
簡(jiǎn) 介:
1.領(lǐng)域:
1.1 這些要求針對(duì)二次(可重復(fù)充電)電池。這些電池包含單芯、兩個(gè)或兩個(gè)以上多芯串/并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電池組。
1.2 這些要求目的是降低鋰電池在用于產(chǎn)品時(shí)著火或爆炸的危險(xiǎn)。這些電池能否接受并依賴于他們能否滿足所應(yīng)用的完整產(chǎn)品應(yīng)符合的要求.
1.3 這些要求為了組裝電池供一般的用戶使用,這些要求不適用于那些按產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)中的要求的設(shè)計(jì)為使用連接電池和產(chǎn)品成最終成品的電池的連接,比如合適的電子工具標(biāo)準(zhǔn)UL745.
1.4 這些要求也傾向于降低用戶更換的Li電池因著火或爆炸而對(duì)人身造成的危害。
1.5 這些要求涵概了容量達(dá)到10AMH的電芯,,由這些電芯組裝而成的電池組.
1.6 本要求不包括食入鋰電池及其組成物造成的有毒危害,也不包括當(dāng)電池
被切開時(shí)對(duì)人造成的傷害情況。
1.7這些電池包括的金屬Li或Li合金，或Li離子也要達(dá)到UL1642標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于LI電池的要求.
1.8 產(chǎn)品的某些特征、特性或零部件、材料或整個(gè)系統(tǒng)與本標(biāo)準(zhǔn)要求的有所不同時(shí)，只要包含著火、電擊、對(duì)人可能造成傷害的應(yīng)采用適當(dāng)?shù)母郊恿悴考徒K端產(chǎn)品要求進(jìn)行評(píng)估，以保證可接受的安全水平。
2. 概述:
2.1 測(cè)量總論:如果一個(gè)測(cè)量值后面括號(hào)里有另一個(gè)值時(shí)，第二個(gè)值可能僅是大概值，第一個(gè)值是要求的數(shù)值。
2.2 術(shù)語:"Lithiumbattery(ies)"和"batter(ies)"均包含用戶可更換的和技師可更換的鋰電池。
3. 高鑫儀器提供電池檢測(cè)UL2054中文標(biāo)準(zhǔn)：總論:
3.1 本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一些術(shù)語的定義
3.2Battery-(1)單芯或(2)一組電芯串/并聯(lián)。
3.3Battery，Secondary-能夠放電和充電許多次的電池。
3.4Cell-單個(gè)含有正、負(fù)極的電化學(xué)電芯。
3.5Component, current-limity任何零件在不正常條件下所采用的限流措
施，限制電流的零件包括電阻、保險(xiǎn)絲或熱切斷部件。
3.6Current, Abnormal charged對(duì)一次性電芯或電池按錯(cuò)誤的操作條件充
電。
3.7COMPONENT, TEMPERATURE-LIMITING –在非正常條件下,任何組件都須受到溫度的限制,溫度限制組件包括溫度保護(hù)器和溫度保險(xiǎn)絲.
3.8Discharged, Forced將電池同外部電源串聯(lián)強(qiáng)制性放電，目的使電池最終成反極性狀態(tài)。
3.9Discharged, Fully當(dāng)連接一個(gè)100Ω電阻而且短路電流減小至小于1mA,電池死循環(huán)回路電壓低于0.2V即認(rèn)為電池完全放電。3.15 Material,
Toxic-在sax 工業(yè)材料危險(xiǎn)性能參考手冊(cè)中標(biāo)稱的有毒工業(yè)產(chǎn)品。
3.10EXPLOSION –當(dāng)電芯或電池零件被強(qiáng)制性打開并且電芯或電池殼體破損或劈成兩半或更多的情形.
3.11Venting-電池或電芯的電解液以液態(tài)、滴狀或蒸汽從所設(shè)計(jì)的閥或密封機(jī)構(gòu)中泄漏。
3.12PROTECTIVE DEVICES –如FUSE,二極管和限流器能夠防止漏電流,在電路中將放電電流限制在一個(gè)流向上放電或限流.
3.13RATED CAPACITY –將一個(gè)電芯或電池接在由廠商定制細(xì)則的負(fù)載,溫度保險(xiǎn)絲和電源保險(xiǎn)絲的電路中測(cè)得的容量,單位AMH.
3.14C5 AMP RATE –將一個(gè)電芯或電池放電5 小時(shí),讓其電壓降到廠商標(biāo)稱的截止點(diǎn)時(shí)測(cè)得的電流,單位A.
3.15SHORT CIRCUIT –將電芯或電池的正負(fù)極以接近零電阻的通路短接放電.
4. 總論
4.1 殼體
4.1.1鋰電池殼體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度足以抵抗所濫加的壓力，而不致
引起著火。用戶可替換的鋰電池應(yīng)有足夠的強(qiáng)度而不致于傷到人。
4.1.2電池的外殼必須足夠堅(jiān)硬而不容易被折彎,一些機(jī)械工具的使用必 須減小其機(jī)械力量要求來打開外殼.
除了:
1. 這些要求不適用于電極含量小于0.04g電芯或電池.
2. 對(duì)于比較大的電芯或電池,它會(huì)反復(fù)彎曲或者折彎后不會(huì)導(dǎo)致在Section 5中定義的 漏液現(xiàn)象,或者加熱溫度超過了60°C(140°F)而導(dǎo)致彎曲,那么這里的要求對(duì)其都不適用,
4.2 電解質(zhì)
用戶可更換的電池不應(yīng)含有壓力蒸氣或噴出傷害眼睛的有毒蒸氣和液體,
或電池殼體在正常實(shí)驗(yàn)室條件下23±2°C(73±3.6°F)受沖擊時(shí)漏出的
有毒液體。
高鑫儀器提供電池檢測(cè)UL2054中文標(biāo)準(zhǔn)：電池性能
5. 總論:
5.1 電池應(yīng)當(dāng)按9-15節(jié)要求測(cè)試，其中12節(jié)(強(qiáng)制放電試驗(yàn))僅適用于電芯用于多電芯的場(chǎng)合，如電池組.環(huán)境場(chǎng)所測(cè)試,見18-21(包括粉碎試驗(yàn), 壓縮試驗(yàn),澆鑄解壓試驗(yàn)，高度摸擬試驗(yàn)),這些只針對(duì)有塑料外殼包裝的電池.
5.2 在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中大部分的測(cè)試電芯和電池必須不會(huì)爆炸或著火.在沖擊測(cè)試中,見16節(jié),在加速度測(cè)試中,見17節(jié),250lb.粉碎測(cè)試,見19節(jié),塑料解壓測(cè)試,見20節(jié),高度模擬測(cè)試,見21節(jié),溫度循環(huán)測(cè)試,見25節(jié),被測(cè)試的樣品必須不會(huì)發(fā)生漏液.對(duì)這些測(cè)試電池泄漏應(yīng)符合表5.1損失標(biāo)準(zhǔn)：
表5.1 漏液或泄漏質(zhì)量損失標(biāo)準(zhǔn)
電芯或電池的質(zhì)量 最大質(zhì)量損失
不超過1g 0.5%
1～5g 0.2%
>5g 0.1%
5.3 當(dāng)一個(gè)電芯或電池達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于使用合格的測(cè)試要求的話,那么必須特別注意使用這些電芯或電池了.
5.4 可靠的最終產(chǎn)品設(shè)備要求電池的輸出電壓是受限制的.受限電壓源的
測(cè)試,見13節(jié),其用以確定所申請(qǐng)的電芯或電池是否適用.
6. 樣品:
6.1 新的二次電芯或電池按9-25節(jié)要求測(cè)試，測(cè)試樣品數(shù)量見表6.1。當(dāng)一組具有不同尺寸 的電芯或電池， 他們采用近似的電化學(xué)原理制造，可以選取一個(gè)代表尺寸進(jìn)行測(cè)試。
6.2.所有的測(cè)試電池都必須在滿充狀態(tài)下進(jìn)行,除非做不正常充電和強(qiáng)制過放測(cè)試.
7. 重要的試驗(yàn)注意事項(xiàng):
7.1 某些鋰電池在按10-19節(jié)測(cè)試時(shí)可能爆炸，個(gè)人須防護(hù)好以免飛出碎片、爆破力突然釋放的熱量以及爆炸噪音產(chǎn)生危害。試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)通風(fēng)良好。
7.2 在按9、11、14.15節(jié)部分測(cè)試時(shí)，電池殼體溫度應(yīng)當(dāng)檢測(cè)在電池外表面溫度超過90℃
7.3為安全起見，22節(jié)燃燒(烘烤)試驗(yàn)時(shí)，23節(jié)拋射試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在單獨(dú)與觀察者隔離的空間進(jìn)行。
8.溫度測(cè)量
8.1 絲面積≤0.21mm2，≥0.05mm2，并配合熱電勢(shì)測(cè)量設(shè)備
8.2 測(cè)量時(shí)熱電偶應(yīng)緊貼電池殼體表面
電性能試驗(yàn)：
9.短路試驗(yàn)：
9.1每個(gè)測(cè)試電池樣品正、負(fù)極采用阻值<0.1Ω的Cu線短接，電池放電直
至起火或爆炸，或直至電池完全放電，殼體溫度重新降至室溫停止。
9.2試驗(yàn)在室溫和60±2℃進(jìn)行，電池在室溫或60±2℃達(dá)到與環(huán)境平衡穩(wěn)定后再短接。
9.3除非制造商指明是串聯(lián)或并聯(lián)，電池應(yīng)單獨(dú)測(cè)試。對(duì)于串聯(lián)或并聯(lián)應(yīng)
用， 另外五套電池需進(jìn)行測(cè)試，采用電池的最大數(shù)目根據(jù)所用串/并聯(lián)數(shù)目定。
9.4當(dāng)電池中有過流或熱保護(hù)裝置時(shí)且已經(jīng)過UL認(rèn)證的， 需將電池在保護(hù)裝置未打開的最大負(fù)載情況下測(cè)試，沒有認(rèn)證過的保護(hù)性裝置則須將之短接。
9.5 樣品應(yīng)不起火、不爆炸，外殼或電池殼體溫度不超過150℃。
10.非正常充電測(cè)試
10.1將電池按制造商提供的容量放掉后進(jìn)行測(cè)試
10.2每個(gè)電池樣品遭受的充電電流為3倍的制造商普通指定的充電電流，
將電池連接于一直流電源上。 特殊充電電流的獲得是通過串聯(lián)一特殊
尺寸和規(guī)格的電阻后獲得的。試驗(yàn)時(shí)間通過下式計(jì)算：
tc=2.5C/3Ic
tc—充電時(shí)間(h);
C—容量(Ah);
Ic—制造商一般指定的充電電流(A)
最小測(cè)試時(shí)間應(yīng)為48h，這并不要求初始充電電流維持48h。
10.3當(dāng)電池經(jīng)過認(rèn)證的過流或熱保護(hù)裝置時(shí)，電池按最大負(fù)載而不引起保護(hù)裝置起作用的條件測(cè)試。未經(jīng)過認(rèn)證的保護(hù)裝置則應(yīng)將起短接后試驗(yàn)。
10.4 樣品應(yīng)不起火不爆炸
11.強(qiáng)制過充測(cè)試
11.1用于測(cè)試的樣品電池以10*C5的恒定電流充電,每個(gè)電池或電芯都要貼上熱偶合組件然后充電直到電池或電芯爆炸,漏液,或外殼表面的溫度恢復(fù)到環(huán)境溫度或者達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài).
11.2在測(cè)試中,起反應(yīng)的過流和熱保護(hù)裝置必須要經(jīng)過安規(guī)認(rèn)證，沒有經(jīng)過認(rèn)可的保護(hù)裝置則應(yīng)將其短路。
11.3樣品應(yīng)不起火、不爆炸.
12 強(qiáng)制放電試驗(yàn)
12.1本測(cè)試適用于多電芯組合應(yīng)用的場(chǎng)合，比如電池組。
12.2一個(gè)完全放電的電芯被強(qiáng)制性串聯(lián)同型號(hào)的新電芯，串聯(lián)的新電芯數(shù)
目=串聯(lián)應(yīng)用的最大數(shù)目-1。5個(gè)電芯在室溫完全放電后測(cè)試。
12.3當(dāng)完全放電的電芯與特定數(shù)目的新電芯串接好后，形成的電池組進(jìn)行
短路測(cè)試。
12.4正、負(fù)極端子連接到阻值小于0.1Ω的Cu在線，電池放電直至起火或
爆炸，或者直至電池殼體溫度回落至接近室溫時(shí)試驗(yàn)終止。
12.5樣品應(yīng)不起火、不爆炸
13 受限制電壓測(cè)試
13.1由改變負(fù)載阻抗使得電路從開路狀態(tài)為短路狀態(tài)來確定電芯或電池的最大輸出容量PMAX,,過流或熱保護(hù)裝置須置為不可用或旁路狀態(tài).
13.2此測(cè)試中用到3個(gè)樣品電池必須在過流保護(hù)和熱保護(hù)的裝置下將其充電到滿充狀態(tài),電池用20AWG長(zhǎng)的鎳鉻合金線接在等效電阻的負(fù)載上得到PMAX=13.1.在測(cè)試中用到的粗棉布的兩面要包裹在鎳鉻合金在線,然后監(jiān)控電池兩端和粗棉布之間在電路穩(wěn)定狀態(tài)下的電壓和電流60秒的時(shí)間.
13.3若已經(jīng)有經(jīng)過安標(biāo)認(rèn)證的過流和熱保護(hù)裝置在測(cè)試中起反應(yīng)，測(cè)試應(yīng)在不引起保護(hù)裝置起作用的最大負(fù)載下進(jìn)行,沒有經(jīng)過認(rèn)可的保護(hù)裝置則應(yīng)短路。
13.4電池或電芯必須符合以下的要求:
60秒后的最大輸出電流必須小于8.0 amp
在60秒的那個(gè)時(shí)刻測(cè)得的輸出電壓必須小于5倍開路電壓粗棉布應(yīng)不會(huì)被燒毀
安全性能測(cè)試
14.擠壓測(cè)試(Crush Test)
14.1電池兩個(gè)平的表面之間進(jìn)行壓縮，壓縮力通過一個(gè)直徑為32mm的液壓
活塞施加,壓縮持續(xù)進(jìn)行直至壓力達(dá)到17.2Mpa，施加的壓力為13KN，當(dāng)達(dá)到最大壓力后泄壓。
16.2 樣品應(yīng)不起火、不爆炸，另外樣品不漏液,見5.2。
17. 振動(dòng)試驗(yàn)(Vibration Test)
17.3 樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不泄漏,見5.2。
外圍測(cè)試
總述
18.1用以包裝電池的外殼的設(shè)計(jì)必須達(dá)到普通簡(jiǎn)易的工具不能輕易打開,比
如螺絲起子,外殼要用超聲焊接,或者用其它等效的密封法.
18.2電池的外殼材料必須根據(jù)聚合材料的標(biāo)準(zhǔn),見根據(jù)聚合材料的標(biāo)準(zhǔn),分類
為V-2或更低的燃燒等級(jí).
例外情況:當(dāng)材料符合外部燃燒時(shí),如在聚合材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的3/4 inch燃燒測(cè)試,見根據(jù)聚合材料的標(biāo)準(zhǔn),則不要求將其劃分為V-2或更低的燃燒等級(jí).
18.3已經(jīng)包裝了外殼的電池必須進(jìn)行19,20,21節(jié)描述的測(cè)試.
19.2 樣品不爆炸,不起火,不漏液,見5.2.另外,電池外殼不會(huì)爆裂,電芯或任何保護(hù)裝置不能穿孔或泄露
20 鑄造壓力釋放測(cè)試
20.1 樣品在完全對(duì)流循環(huán)的干燥室內(nèi)以70°C(158°F)持續(xù)7小時(shí).
20.2然后小心取出樣品恢復(fù)到室溫,觀察樣品表面必須無損壞,比如電池外殼沒有破裂或電解質(zhì)漏液現(xiàn)象.
20.3樣品不爆炸,不起火,不漏液,見5.2.另外,電池外殼不會(huì)爆裂,電芯或
任何保護(hù)裝置不能穿孔或泄露.
燃燒測(cè)試
22. 燃燒顆粒測(cè)試
22.1 每個(gè)檢測(cè)電池被擺放在每英寸(25.4mm)20孔的鋼絲網(wǎng)上,鋼絲0.017
英寸粗。絲網(wǎng)置于距燃燒器1-1/2(38.1mm)英寸的距離上。 燃油和空氣以提供明亮藍(lán)色火焰的速度噴射，這樣鋼絲網(wǎng)燒變成明亮紅色。1個(gè)粗石棉布面板置于與鋼網(wǎng)中央垂直距離3英尺(0.91m)的位置見圖22.1,22.2。粗石棉布片一碼見方， 由四層每平方碼0.4-0.6盎司重的粗石棉布材料構(gòu)成。試驗(yàn)樣品被置于火星或燃燒顆粒能噴射到粗石棉布片中央的位置。在某些情況下，它應(yīng)被要求將實(shí)驗(yàn)樣品圈在網(wǎng)內(nèi)，然后點(diǎn)燃燃燒器，觀察電池至其爆炸或被摧毀。
22.2 當(dāng)電池進(jìn)行22.1所描述的實(shí)驗(yàn)時(shí)，粗石棉布面扳不會(huì)點(diǎn)燃。
23 噴射實(shí)驗(yàn)
23.1 實(shí)驗(yàn)電池置于中間直徑4英寸的孔并蓋有蓋板的平面桌上。 蓋板由每
英尺20孔的鋼絲網(wǎng)構(gòu)成或鋼絲0.017英寸(0.43mm)。在試樣周圍安置一個(gè)每面2英尺寬(610mm)、1英尺高(305mm) 共8面的絲網(wǎng)屏風(fēng),見圖23.1。金屬網(wǎng)由直徑0.010英寸(0.25mm)金屬絲按每英寸16-18絲構(gòu)成。樣品放在金屬網(wǎng)上，蓋住桌中央的孔，然后進(jìn)行加熱直至爆炸或至其被摧毀。其中安全閥朝向平行于石棉布。
23.2 當(dāng)進(jìn)行23.1所述實(shí)驗(yàn)時(shí)，爆炸電池沒有任何部分穿透網(wǎng)屏，沒有部分或全部電池突出網(wǎng)屏。
環(huán)境測(cè)試
24 加熱測(cè)試
24.1 樣品在一自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流中加熱，烘箱溫度以5±2℃/min 速度升溫至150℃，并保持10min后停止。
24.2 樣品應(yīng)不起火、不爆炸
25 熱循環(huán)測(cè)試
25.1 電池放于測(cè)試室內(nèi)并承受以下循環(huán)：
a) 30min內(nèi)升溫至70±3℃，保溫4h。
b) 30min內(nèi)降溫至20±3℃，保溫2h。
c) 30min內(nèi)升溫至40±3℃，保溫4h。
d) 30min內(nèi)降溫至20±3℃。
e) 重復(fù)上述循環(huán)9次。
f) 10次循環(huán)后，電池放置7天待檢。
25.2 樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液,見5.2。
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