UL1642安全标准(锂电池)
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7395次前 言
本标准含有覆盖UL规定的大类的产品的基本要求。
这些要求基于合理的工程原理,研究和试验结论以及现场经验,并且参考了制造商、用户、 检查机构和其它一些有专业经验的机构或人士的意见。
A.遵守本标准的要求是制造商在制造产品时应具备的一个基本条件。
B.产品仅能书面满足本标准条文规定不足以断定满足本标准,比如:当检测和试验时,发现其它
特征不满足本标准安全水平的要求。
C.产品采用的材料或结构与本标准技术要求不符的不能认为符合本标准。如果该产品采用的材料
或由采用不同于本标准所列的结构形成;但性能可以符合标准要求的,有可能断定符合本标准。
D.UL在执行客户的安全测试要求时,并不承诺为客户的产品负责,UL只是依据当前水平考虑到
的一些实际安全限制及要求为产品提供一个专业的判断。UL对产品造成的危害不承担义务。
E.许多本标准的测试由于其固有的危险性,必须有足够的人身及财产安全防护措施。
简 介
1. 领域
1.1 这些要求包括一次(不可重复充电)和二次(可重复充电)锂电池。
这些电池包括金属Li或Li合金,或Li离子,以及单芯、两个或两个以上多芯串/并联结构
的电池组。
1.2 这些要求包括技师可更换的和用户可更换的应用。
1.3 这些要求目的是降低锂电池在用于产品时着火或爆炸的危险。这些电池能否接受并依赖于他
们能否满足所应用的完整产品应符合的要求。
1.4 这些要求也倾向于降低用户更换的Li电池因着火或爆炸而对人身造成的危害。
1.5 这些要求覆盖含Li量≤
本规定,仍需进一步测试和检查以确定是否能够应用。
1.6 这些要求覆盖含金属锂≤
量>
1.7 本要求不包括食入锂电池及其组成物造成的有毒危害,也不包括当电池被切开时对人造成的
伤害情况。
1.8 产品的某些特征、特性或零部件、材料或整个系统与本标准要求的有所不同时,只要包含着
火、电击、对人可能造成伤害的应采用适当的附加零部件和终端产品要求进行评估,以保证
可接受的安全水平。
2. 概述
2.1 测量总论
数值。
2.2 术语
"Lithium battery(ies)"和"batter(ies)"均包含用户可更换的和技师可更换的锂电池。
3. 总论
3.1 本标准对一些术语的定义
3.2 Battery-(1)单芯或(2)一组电芯串/并联。
3.3 Battery,Primary-仅能放电一次而不能可重复充电的。
3.4 Battery,Secondary-能够放电和充电许多次的电池。
3.5 Battery,technician-replaceable-电池用到终端产品中,电池的服务和更换仅能由专业培
训的技师来进行服务和维修的。
3.6 Battery,User-replaceable-电池所用到的产品中,用户可以自行更换的电池。
3.7 Cell-单个含有正、负极的电化学电芯。
3.8 Charged, fully-按制造商标称的电容量,电池已被*充满储存于电池中。
3.9 Component, current-limity
任何零件在不正常条件下所采用的限流措施,限制电流的零件包括电阻、保险丝或热切断部
件。
3.10 Current, Abnormal charged
对一次性电芯或电池按错误的条件充电。
3.11 Discharged, Forced
将电池同外部电源串联强制性放电,目的使电池zui终成反极性状态。
3.12 Discharged, Fully
当连接一个100Ω电阻而且短路电流减小至小于1mA,电池闭环回路电压低于0.2V即认为电
池*放电。
3.13 Discharged, HALF-电池标放容量的一半已经从一个满电池中放出的情况。
3.14 Explosion-当电芯或电池零件被强制性打开并且电芯或电池壳体被撕开或劈成两半或更多
片的情形。
3.15 Material, Toxic-在sax工业材料危险性能参考手册中标称的有毒工业产品。
3.16 Temperature-大约
3.17 Venting-电池或电芯的电解液以液态、滴状或蒸汽从所设计的阀或密封机构中泄漏。
结构/组成
4. 总论
4.1 壳体
锂电池壳体应有足够的强度和刚度足以抵抗所滥加的压力,而不致引起着火。用户可替换的
锂电池应有足够的强度而不致于伤到人。
4.2 电解质
常实验室条件下23℃受冲击时漏出的有毒液体应小于5ml。
4.3 使用
流Ic(见18.1),在不正常条件下,应当在终端产品中采用保护措施:
a.两个阻塞型零件,比如二极管
b.一个阻塞型零件和一个限流型零件,比如电阻或保险丝,限流器件应当限制充电电流至1/3
值(非正常充电测试值)。
例外1:终端产品应用时电池电路中不要求充电保护的,该种场合电池不会经受充电电流。
例外2:电池已测试不会产生爆炸危险。
例外3:可充电电池仅要求一个限流部件,而不是一个阻塞型部件。
性 能
5. 总论
5.1 技师更换型电池
芯用于电池组的场合,对多电芯安装,见
或爆炸,以及
应当发生起火或爆炸。另外在进行短路试验时,电芯或电池壳体温度不应超过
(
时会发生起火或爆炸的电芯或电池应当严格受限制而不能用于可能会引起火造成爆炸的环
境。电芯和电池经受
摸拟试验,对这些测试电池泄漏应符合表5.1损失标准:
表5.1 漏液或泄漏质量损失标准
电芯或电池的质量 | zui大质量损失 |
不超过 | 0.5% |
1~ | 0.2% |
> | 0.1% |
5.2 用户更换的电池
应满足技师可更换的电芯或电池的要求外,消费者(用户)可更换的电芯或电池当遭遇
12节挤压(压缩)测试,13节冲击测试时还不应当爆炸或起火。
另外一组5个试样都应当测试,第二组的这5个试样应当符合要求。
5.3 多电芯安装
节测试和11B测试,测试后不应当起火,不爆炸。另外10.3节测试还要求电池满足
节、
6. 样品
6.1 一次电池(略)
6.2 新的二次电芯或电池以及经过充放电循环的二次电芯或电池,按10-19节要求测试,测试样
品数量见表6.2。对用户可更换的二次电芯和电池测试用样品数量见表6.4。当一组具有不
同尺寸的电芯或电池, 他们采用近似的电化学原理制造,可以选取一个代表尺寸进行测试。
表6.1 技师更换型一次电池测试用数量(略)
表6.2 技师更换型二次电池测试用数量
测试项目 | 新的 | 充/放电循环的 |
电性能测试 |
|
|
非正常充电 | 5 | 5 |
放电b | 5 | 5 |
机械试验 |
|
|
环境试验 |
|
|
a. 串/并联应用见10.3节
b. 串联应用见11B.2节
c. 测试样品处于充满电状态。
表6.3 用户可更换型一次电池测试用数量(略)
表6.4 用户更换型二次锂电池测试用样品数量
测试项目 | 新的 | 充/放电循环的 |
燃烧试验 | 5 | 5 |
用户可更换型二次电池测试项目其余同表6.2
7. 样品条件
7.1 热箱暴露
本条在
7.2 热循环试验
本条在
7.3 放电(一次电池)(略)
7.4 充放电循环
的25%时或连续循环90天终止,循环可单独做或整组做。在按表6.2和表6.4所示测试
前应重新充电。
8. 重要的试验注意事项
8.1 某些锂电池在按10-19节测试时可能爆炸, 个人须防护好以免飞出碎片、爆破力突然释放
的热量以及爆炸噪音产生危害。试验区域应通风良好。
8.2 在按10、13、17节部分测试时,电池壳体温度应当检测在电池外表面温度超过
有参与测试人员均不能接触其外表面。
8.3 为安全起见,19.2节燃烧(烘烤)试验时,19.3节抛射试验应当在单独与观察者隔离的空
间进行。
9. 温度测量
9.1 热电偶丝面积≤
9.2 测量时热电偶应紧贴电池壳体表面
电性能试验
10. 短路试验
10.1 每个测试电池样品正、负极采用阻值<0.1Ω的Cu线短接,电池放电直至起火或爆炸,或
直至电池*放电,壳体温度重新降至室温停止。
10.2 试验在室温和60±
10.3 除非制造商指明是串联或并联,电池应单独测试。对于串联或并联应用, 另外五套电池需
进行测试,采用电池的zui大数目根据所用串/并联数目定。
10.4 当电池中有过流或热保护装置时且已经过UL认证的, 需将电池在保护装置未打开的zui大
负载情况下测试,没有认证过的保护性装置则须将之短接。
10.5 样品应不起火、不爆炸,外壳或电池壳体温度不超过
贝尔推荐:BE
内箱尺寸:W500XH550XD
温度范围:
11. 加热测试见
电源上。 特殊充电电流的获得是通过串联一特殊尺寸和规格的电阻后获得的。试验时间
通过下式计算:
tc—充电时间(h);C—容量(Ah);Ic—制造商一般的充电电流(A)
zui小测试时间应为48h,这并不要求初始充电电流维持48h。
测试。未经过认证的保护装置则应将起短接后试验。
11B 强制放电试验
11B.1 本测试适用于多电芯组合应用的场合,比如电池组。
11B.2 一个*放电的电芯被强制性串联同型号的新电芯,串联的新电芯数目=串联应用的zui大
数目-1。5个电芯在室温*放电后测试。
11B.3 当*放电的电芯与特定数目的新电芯串接好后,形成的电池组进行短路测试。
11B.4 正、负子连接到阻值小于0.1Ω的Cu线上,电池放电直至起火或爆炸,或者直至电
池壳体温度回落至接近室温时试验终止。
11B.5 若已经有经过安标认证的过流和热保护装置在测试中起反应,试验应在不引起保护装置起
作用的zui大负载下进行,没有经过认可的保护装置则应短路。
11B.6 样品应不起火、不爆炸
机械测试
12. 压缩测试(Crush Test)
12.1 电池两个平的表面之间进行压缩,压缩力通过一个直径为
进行直至压力达到17.2Mpa,施加的压力为13KN,当达到zui大压力后泄压。
12.2 一个圆柱型或方型电池受压时其长轴线平行于液压装置的平面。 方形电池还应沿长轴方向
转
试采用独立的电池。
12.3 钮扣电池在平面方向施压。
12.4 样品不起火、不爆炸。
贝尔推荐:BE-6045,电池挤压试验机
电池大小:W200XD200XH
图片参考:
13. 冲击试验(Impact)
13.1 测试样品电池放在平面上,将一直径
13.2 圆柱形或方形电池受冲击时,其长轴应平行于平面并且与放在试样中心的
的曲面垂直。 方形电池应沿长轴方向转90度,以使宽侧和窄侧均承受冲击。每个样品电
池只承受一个方向的冲击,每个测试都采用独立试样。
13.3 钮扣电池平面平行于平面,
13.4 样品应不起火、不爆炸。
贝尔推荐:BE-5066,电池重物冲击试验机
高度范围:25~
冲击重量:
14. 潮湿试验。(删除)
14.A Shock Test(加速度测试)
本条
14.A.1 电芯放在固定夹具上,每个面均应固定。每个电芯均应承受3个同等大小的加速,每个
电芯沿三个相互垂直的方向加速,除非电芯形状只有两个方向, 每次振动加速方向应垂
直于电芯的表面。加速度要求:初始3ms内zui小平均加速度应达到
峰值加速度介于125
14.A.2 样品应不起火、不爆炸,另外样品不漏液。
15. 振动试验(Vibration Test)
15.1 电池经受简单的调谐振动,振幅为
15.2 振动频率在10-55Hz范围内以1Hz/min的速率变化,在90-100min内恢复回来,电池沿3
个相互垂直的方向振动,对于只有两个轴向的电池,电池应沿垂直于每个轴的方向测试。
15.3 样品应不起火、不爆炸、不泄漏。
台面尺寸:W500XD
振动方向:X+Y+Z三轴
频率范围:1~600HZ
振幅:0~
图片参考:
环境测试
,并保持10min后停止。
贝尔推荐:BE-101
内箱尺寸:W450XH400XD
温度范围:RT+
图片参考:
16B 热循环测试
16B.1 电池放于测试室内并承受以下循环:
a) 30min内升温至70±
b) 30min内降温至20±
c) 30min内升温至40±
d) 30min内降温至20±
e) 重复上述循环9次。
f) 10次循环后,电池放置7天待检。
16B.2 样品应不起火、不爆炸、不漏液。
贝尔推荐:BE-HLK
内箱尺寸:W500XH600XD
温度范围:
升降温速率:平均
图片参考:
的穿孔或泄漏。
贝尔推荐:BE-DY-27,模拟高空低压试验箱
内箱尺寸:W300XH300XD
真空度:<133Pa(真空表指示值<-0.1Mpa)
用户可替换锂电池检测
17. 火烤实验
18. 燃烧颗粒测试
18.1 每个检测电池被摆放在每英寸(
燃烧器1-1/2(
钢丝网烧变成明亮红色。1个粗石棉布面板置于与钢网中央垂直距离
置。粗石棉布片
品被置于火星或燃烧颗粒能喷射到粗石棉布片中央的位置。在某些情况下,它应被要求将实验样品圈在网内,然后点燃燃烧器,观察电池至其爆炸或被摧毁。
18.2 当电池进行19.1所描述的实验时,粗石棉布面扳不会点燃。
18.3 喷射实验
网屏。
网构成或钢丝
尺高(
16-18丝构成。样品放在金属网上,盖住桌中央的孔,然后进行加热直至爆炸或至其被
摧毁。其中安全阀朝向平行于石棉布。
贝尔推荐:BE-6046,电池燃烧试验机
图片参考:
标 识
19. 总论
19.1 电池应标识制造商名字、商标名或商标和款式设定。
19.2 电池应标识“Warning”并有以下或等效的表述:
“电池有着火、爆炸和燃烧的危险,不要重新充电、拆卸、挤压、加热超过
“Risk of fire, explosion and bums. Do not recharge, disassemble, Crush, heat above
例外1:圆柱形电池容量小于300mAh或钮扣电池,如果测试表明没有这些危险则不要求标
识。
例外2:在8-19节部分的条件没有出现危险的可不必标识。
例外3:电池容量为300-950mAh的可标识“WARNING”并且采用以下类似的指标描述“Risk
of explosion. Do not Recharge, or incinerate.”如果电池空间不够标识
“CAUTION”可标识在包装上。
例外4:用户可更换的电池标识“CAUTION”而不是“WARNING”。
19.3 用户可更换的电池应标识“CAUTION”和以下或等效的表述:
“着火、燃烧的危险,不要重新充电、拆卸、加热超过
触,使用前放在原始包装中。用过的电池应妥善处置,不要放入口中。如果吞咽,则应立
即你的医生或当地中毒检测中心。”
例外1:上述zui后两句仅适用于直径<
例外2:按8.19节测试没有发现危险的不需标识这此
19.4 用户可更换的电池应*标识以下语句:
“仅能采用原厂电池更换,使用别的电池可能会出现着火和爆炸的危险,按用户操作手册
更换。”
例外:如果终端产品不包含这些要求,电池操作或维修手册则应按如下标识“更换和维护
电池应按手册要求进行”。
19.5 操作和维修手册应为用户提供完整的指示,比如如何更换和处理用过的电池。这些信息包
括以下内容:
a)警告按下述或等效语言表述:
“CAUTION-若处理不当,本装置使用的电池有着火和化学燃烧的危险。 不要重新充电、拆
除、加热至
险。”
b)怎幺更换电池说明末尾应有以下表述:
“正确处理用过的电池,远离小孩,不要拆除和放入火中。”
19.6 如果制造商在多个工厂制造电池,每个电池包装应当有一个明确的标识以确认该电池是哪
个工厂生产的。