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¿Qué es la norma de ensayo IEC 62133? - Parte 1

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¿Qué es la norma de ensayo IEC 62133? - Parte 1

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La batería de iones de litio tiene las ventajas de una elevada energía específica, alto voltaje, larga vida cíclica y baja autodescarga. Se ha convertido en una de las principales fuentes de alimentación de productos electrónicos portátiles, como comunicaciones móviles, ordenadores portátiles y herramientas eléctricas. Sin embargo, en condiciones de uso indebido (como calentamiento, sobrecarga, cortocircuito, vibración, extrusión, etc.), las baterías de iones de litio pueden provocar incendios, explosiones e incluso lesiones personales. Por lo tanto, el problema de la seguridad de las baterías de iones de litio se ha convertido en el cuello de botella de su desarrollo. En la actualidad, muchos países o instituciones de ensayo están estudiando nuevas tecnologías de seguridad de las baterías de litio y formulando normas más científicas y perfectas. Por ejemplo, las normas de ensayo aplicables a las baterías de litio para equipos portátiles son: 1EC62133, UL1642, JIS C8714, IFEE1625, UN38.3, etc. Este artículo analiza y compara principalmente las diferencias entre la edición de 2002 y la edición de 2012 de la norma IEC62133 para baterías de iones de litio para equipos portátiles desde el punto de vista de la disposición del contenido de los elementos de prueba, los objetos de prueba, los parámetros de prueba, etc.

1.Elementos de ensayo

Las normas IEC62133:2002 y 2012 han introducido una serie de ajustes y cambios en los elementos de prueba de las baterías de iones de litio, tanto en los elementos de prueba como en los objetos de prueba. En cuanto a los elementos de prueba, la edición de 2012 suprimió los elementos de prueba relacionados con la función de protección de una sola batería durante la vibración, el choque mecánico, los ciclos de temperatura, la baja presión atmosférica y la alta velocidad de carga de la edición de 2002, y añadió dos nuevos elementos: la prueba de transporte y la prueba de cortocircuito interno forzado. La prueba de transporte en IEC62281 incluye elementos de prueba de baja presión de aire, ciclo de temperatura, vibración, impacto, cortocircuito externo, impacto y extrusión. Aunque existe el mismo nombre de prueba en el proyecto de prueba, la operación de prueba real es bastante diferente. Por ejemplo, los requisitos del contenido de la prueba de cortocircuito externo en el valor de resistencia de línea, la misma muestra necesita completar la prueba continua durante la prueba de transporte, y los procedimientos de carga de exprimido son diferentes, que se compararán y analizarán en detalle más adelante.

En cuanto al objeto de la prueba, los elementos de prueba de vibración, choque y ciclo de temperatura de la norma IEC62,133:2002 son aplicables a la prueba de pilas eléctricas y paquetes de baterías; Sin embargo, la prueba de transporte de la norma de 2012 sólo se centra en la prueba del núcleo eléctrico, que también hace hincapié en la evaluación de la seguridad del núcleo eléctrico en el proceso de transporte. Para la prueba de sobrecarga, la nueva norma sólo se centra en la seguridad de sobrecarga de la batería.

2.Análisis de las diferencias entre las normas

2.1 Comparación de los mismos elementos de ensayo

Además del mismo procedimiento de carga que el de la edición de 2002, es decir, carga a una temperatura ambiente de (20 ± 5) ℃ según el método declarado por el fabricante. La edición de 2012 también estipula nuevos procedimientos de carga para el abuso razonablemente previsible (cortocircuito externo de la celda de la batería y el paquete de baterías), el abuso de calor, la extrusión y las pruebas de cortocircuito interno forzado, es decir, el pretratamiento de carga (actualmente utilizado para las baterías de litio) se lleva a cabo a la temperatura de prueba límite superior de 45 ℃ y la temperatura de prueba límite inferior de 10 ℃ con el voltaje de carga límite superior de 4,25 V/célula y la corriente de carga máxima especificada por el fabricante.

Si se adoptan la nueva tensión de carga límite superior y la temperatura de prueba límite superior e inferior, se llevarán a cabo determinadas pruebas para cumplir las normas de aceptación de las pruebas pertinentes y garantizar la seguridad de la batería. Contenido específico de las pruebas: basándose en la estabilidad estructural del material positivo, la estabilidad estructural del electrolito y otras características del material, es necesario garantizar la seguridad de la batería cargada bajo la nueva temperatura de prueba límite superior, y añadir 5C a la nueva temperatura de prueba límite superior para aplicar las condiciones de carga del punto 8.1.basándose en la capacidad de absorción de iones de litio del material del electrodo negativo y la movilidad de iones de litio del electrolito (correspondiente a la temperatura), es necesario garantizar la seguridad de la batería cargada a la nueva temperatura de ensayo límite inferior, y añadir - 5 ℃ a la nueva temperatura de ensayo límite inferior para aplicar las condiciones de carga del punto 8.1.2, y cumplir los requisitos de ensayo correspondientes.

(1) Sobrecarga

La prueba de sobrecarga es para simular los riesgos potenciales de seguridad de la batería cuando la detección del voltaje del cargador es incorrecta, el cargador falla o se utiliza el cargador incorrecto. Por lo general, la prueba de sobrecarga de las pilas de litio es una prueba difícil de superar, y los requisitos de tensión de carga de 10 V son demasiado estrictos. De hecho, la mayoría de las baterías están equipadas con una placa de protección PCB y un circuito de protección limitador de tensión, que pueden prevenir eficazmente la sobrecarga de la célula de la batería. En la norma de 2012, se eliminó la prueba de sobrecarga de la célula de la batería y se diseñó la prueba de sobrecarga para el paquete de baterías. Es decir, el paquete de baterías completamente descargado se cargará con 2,0 l (IA=C Ah/1h) de corriente constante, y la tensión no superará la tensión de carga máxima recomendada o 5,0 V/célula, que es suficiente para mantener la corriente constante.

(2) Cortocircuito externo

La prueba de cortocircuito externo de la norma IEC62133:2002 incluye el cortocircuito a dos temperaturas de (20 ± 5) ℃ y (55 ± 5) ℃. La resistencia del circuito externo no superará los 100 m Ω. La batería individual o el pack de baterías se someterá a ensayo durante 24 horas o hasta que la temperatura de la carcasa disminuya un 20 % con respecto a la temperatura máxima, lo que sea más corto. Sin embargo, en la norma de 2012 se han producido grandes cambios: en primer lugar, la pila o batería adopta un nuevo procedimiento de carga; en segundo lugar, el valor de la resistencia del circuito externo será más específico, a saber, (80 ± 20) m Ω; por último, se separa la temperatura ambiente para la prueba de la pila y la batería, es decir, la prueba de la pila se realiza a (20 ± 5) ℃, mientras que la prueba de la batería se realiza a (55 ± 5) ℃. Se puede observar que el cambio del modo de carga de la batería ha mejorado el nivel de la prueba de seguridad de la batería de litio. Al mismo tiempo, el límite del valor de resistencia es más estricto para el equipo de prueba.