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Normas de ensayo de seguridad para baterías de iones de litio - Parte 2

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Normas de ensayo de seguridad para baterías de iones de litio - Parte 2

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1.5 Penetración de clavos

La prueba de penetración de clavos evalúa la seguridad de la batería haciendo penetrar la aguja de acero a través de la muestra a una velocidad determinada. La aguja de acero atraviesa la batería, dañando la integridad del electrodo y el diafragma, lo que provoca un cortocircuito en la batería y la generación continua de calor. El nivel de severidad de la prueba de penetración de clavos es relativamente alto, y sólo tres de las normas presentadas en este artículo incluyen esta prueba. Según la diferencia de las muestras de prueba, los parámetros de prueba (profundidad de la aguja, diámetro de la aguja de acero, velocidad de la aguja, etc.) de la prueba de la aguja son bastante diferentes. Tanto SAEJ2464 200 como GB/T31485-2015 requieren que la aguja de acero permanezca en la muestra durante 1h después de penetrar en la muestra, pero FreedomCAR no lo especifica.

1.6 Vuelco

El ensayo de vuelco simula el vuelco y el vuelco que puede sufrir el vehículo en un accidente, lo que también se denomina rotación en algunas normas (UL2580-2013, SAEJ2929 2013). SAEJ2929 2013 no especifica por separado el elemento de ensayo de vuelco, que se incluye en el elemento de ensayo de extrusión, y el ensayo de vuelco se exige después del ensayo de extrusión.

El ensayo de vuelco de las cinco normas anteriores puede dividirse a grandes rasgos en tres categorías: SAE J2464 2009, FreedomCAR, y GB/T 31467.3-2015 todos requieren que la muestra se gire a una velocidad de 360 ° / min (6 ° / s) durante un ciclo, y luego en incrementos de paso de 90 °, cada posición se mantendrá durante 60 min y se girará durante un ciclo. La diferencia es que SAEJ2464 2009 y FreedomCAR no especifican el eje de rotación, y GB/T31467.3-2015 especifica que la muestra tiene que girar en dos direcciones del eje x y el eje v. SAE J2929 2013 requiere que la muestra gire 90 ° dentro de 1 ~ 3 min, y luego mantenerlo durante 5 min, y girar durante un ciclo. UL 2580 2013 requiere que la muestra gire a una velocidad de 90/15s durante un ciclo, y necesita girar en dos o tres direcciones. En particular, se señala que la prueba no se realiza para baterías de plomo-ácido ricas en líquido.

1.7 Caída

El ensayo de caída simula la situación en la que la batería se desliza accidentalmente del vehículo o cae desde un lugar elevado. La prueba requiere que la muestra caiga libremente al suelo desde la altura especificada en una dirección determinada.

Excepto FreedomCAR, que exige la caída sobre la superficie cilíndrica de la barra de acero cilíndrica, otras normas exigen la caída sobre el suelo de hormigón o una superficie dura. En cuanto a la altura de caída, SAE J2464 2009, GB/T31485-2015 y GB/T 31467.3-2015 especifican una altura de caída fija que oscila entre 1 y 2 m. SAE J2929 2013 y UL 2580 2013 especifican que la altura de caída debe ser de al menos 1 m desde la altura de caída más probable. FreedomCAR exige que la altura de caída no supere los 10 m. La altura específica debe determinarse en función de las condiciones de abuso fiables durante la fabricación, el montaje y el uso normal de la batería. La norma UL2580 2013 estipula que la muestra debe dejarse caer al menos una vez. Si se deja caer una sola vez, no puede dejarse caer horizontalmente. La muestra debe inclinarse 10° para que el borde entre en contacto con el suelo; cuando el número de caídas sea superior a una, debe haber al menos una caída no horizontal. El número de caídas no se especifica en otras normas.

2.Seguridad medioambiental

2.1 Ciclo de choque térmico

La prueba de ciclos de choque térmico tiene diferentes nombres en diferentes normas, como ciclos de temperatura (IEC 62660-2 (3), GB/T 31485-2015), choque térmico (GB/T 31467.3-2015), choque térmico (SAE J2929 2013), ciclos térmicos (UL 2580 2013). El propósito de esta prueba es verificar la capacidad de la batería para resistir cambios repentinos y rápidos en la temperatura ambiente. Es el ensayo más utilizado. Todas las normas y especificaciones de este documento incluyen este elemento. Esta prueba requiere que la muestra se convierta rápidamente entre dos temperaturas extremas y se mantenga durante un cierto tiempo, y que se someta a ciclos de 5 veces o más. Debe tenerse en cuenta que el dispositivo de control térmico o de refrigeración correspondiente debe estar cerrado antes de la prueba. Excepto la norma IEC 62660-2:2010, que exige una temperatura mínima de - 20 ℃ para el ensayo cuando la muestra está en funcionamiento, otras normas y especificaciones exigen una temperatura mínima de - 40 ℃, mientras que los requisitos para la temperatura máxima son diferentes, oscilando entre+60 ℃ y+85 ℃.

El tiempo de conversión de la temperatura especifica indirectamente la velocidad de cambio de la temperatura. El tiempo de conversión de temperatura de IEC 62660-2 (3) y GB/T 31485-2015 es más largo, que es más de 2 h, mientras que el tiempo especificado en otras normas es inferior a 30min. El número de ciclos suele ser de 5 o 30. En general, hay muchos ciclos con un tiempo de conversión de temperatura largo, excepto en GB/T 31485-2015. Cabe señalar que SAE J2929 2013 hace referencia a UN38.3 y SAE J2464 2009, que estipulan que se pueden seleccionar los parámetros de ambas normas. UL 2580 2013 citó la parte no operativa de las muestras SAEJ2464 2009 e IEC 62660-2:2010, y seleccionó las normas citadas según el tipo de muestra.

2.2 Estabilidad térmica

La prueba de estabilidad térmica también se conoce como prueba de resistencia a altas temperaturas (IEC 62660-2 (3)), prueba de calentamiento (UL2580 2013, GB/T 31485-2015), que se utiliza para evaluar la estabilidad de la batería a altas temperaturas.

Hay 6 elementos en las especificaciones estándar descritas en este artículo que incluyen la prueba de embalamiento térmico, que se pueden dividir en 2 categorías de acuerdo con el proceso de prueba.

La primera categoría es IEC6260-2:2010, IEC 62660-3:2016, UL 2580 2013, GB/T 31485-2015, en la que UL2580 2013 se refiere directamente a IEC 62660-2:2010. Esta categoría de normas requiere que la temperatura se caliente directamente a la temperatura especificada a una velocidad de 5 ℃/min, y el calentamiento se detendrá después de 30 min o 120 min;

El segundo tipo es SAE J2464 2009 y FreedomCAR, que exigen el calentamiento en pasos de 5 ℃ y el mantenimiento a cada temperatura durante un cierto tiempo hasta que se alcance la temperatura especificada o la muestra sufra un accidente grave y, a continuación, a partir del último paso de temperatura, el calentamiento en pasos de 2 ℃ y el mantenimiento a cada temperatura durante al menos 1 h hasta que la muestra sufra un desbordamiento térmico, a fin de determinar la temperatura de desbordamiento térmico. El primer tipo de prueba de fuga térmica se centra más en la evaluación de la estabilidad de la batería a alta temperatura, mientras que el segundo tipo de prueba se centra más en la estimación de la temperatura de fuga térmica de la batería.

2.3 Fuego

La prueba de fuego evalúa el rendimiento de seguridad de la batería en caso de incendio exponiendo la muestra de batería al fuego o mediante simulación. Los nombres de estas pruebas son diferentes. En este documento, la exposición al fuego externo (GB/T 31467.3-2015), la exposición al fuego (Iso 12405-3:2014), el riesgo de alta temperatura (SAE J2464 2009), la exposición al fuego simulado de vehículos (SAE J2929 2013), la exposición al fuego externo (UL2580 2013), la exposición al fuego interno (UL 2580 2013) Las pruebas como el proyectil (UL2580 2013), la resistencia al fuego (ECER100-02 2013) y el fuego simulado de combustible (Freedom CAR) se clasifican en una categoría, que se denomina colectivamente prueba de fuego.

El proceso de ensayo de ISO 12405-3:2014, ECE R100-02 2013 y GB/T31467.3-2015 es similar. Ponga el combustible en un recipiente de placa plana, enciéndalo y precaliéntelo durante 60s, y luego ponga la placa plana debajo de la muestra para exponerla directamente bajo la llama durante 70s. A continuación, cubra la placa plana y manténgala durante 60s para finalizar la prueba. El proceso de ensayo de SAE J2464 2009 y FreedomCAR es similar. En lugar de utilizar una llama abierta para la prueba, la muestra se coloca en un cobre metálico cilíndrico, se calienta a 890 ℃ en 90 segundos, se mantiene durante 10 minutos, u otras condiciones impiden que la prueba continúe. SAE J2929 2013 no especifica el proceso de prueba, pero la organización responsable especifica los detalles, y proporciona SAE J2464, ECE R34, SAE J2579, KoreanMUSS 18-3, FMVSS 304 y otras normas de referencia. UL2580 2013 tiene tres elementos de ensayo de incendio.

Para la prueba de combustión externa, la muestra se calienta a 590 ℃ por llama abierta, y luego se mantiene durante 20 minutos. La prueba de combustión interna verifica el impacto en toda la pila de la batería después de la fuga térmica de la batería individual. Puede promover el desbordamiento térmico de la batería única en la posición central en 10 minutos por calentamiento, acupuntura y otros medios. Observe el estado de la pila de baterías. Esta prueba sólo es aplicable a las baterías de iones de litio. La eyección de combustión citada UL 1642-2012, de modo que la muestra se expuso directamente al fuego abierto hasta que se incendió o explotó.