为什么锂电池需要使用 dot/un 38.3

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需要高功率和复杂系统的应用可能会使用锂电池来运行。锂电池可以将高能量密度装入较小的电池组中,因此重量轻、体积小,可用于手机、笔记本电脑、平板电脑和悬浮滑板等常见的日常产品中。然而,如果不对电池的化学性质进行持续监控,就会产生安全隐患。

与其他类型的电池不同,锂电池和锂离子电池组必须经过测试,以确保电池不会对公众造成危害。

为什么要检测锂电池

锂电池的化学成分中含有金属锂。这种金属具有极高的能量密度和较低的放电率,是消费者对电子设备的期望。

遗憾的是,这种金属非常不稳定且易反应。在充电过程中,当温度上升过快并超过电池的熔点时,锂电池化学反应会出现热失控。这种情况会导致锂电池释放出危险的高温气体,或者使这些气体累积到电池组爆炸或起火的程度。

在开发过程中,制造商和研究人员改用非金属锂离子金属。这种化学物质的密度比锂电池低,但能量密度仍比镍基电池高出两倍,比普通铅酸电池高出四倍。锂离子电池仍能提供适当的高密度、低自放电率,而且无需长时间对电池填料。

为了确保锂电池在没有故障保护装置的情况下不会发生热失控,所有锂电池组都必须安装电池管理系统(BMS)。BMS 将在电池中安装电子保护电路和其他各种安全机制,以便在充电和放电过程中监控电池。如果检测到大电流浪涌,可能会使电池的电池压力超过安全限度,保护电路将执行各种任务,例如以可控的速度安全地排出气体。如果温度超过规定的阈值,保护电路还会切断电流;如果电池过度放电,保护电路还会切断电流,以确保每节电池的电压不低于建议的 2.5V。

锂电池属于联合国第 9 类危险品,被视为危险品。根据这一分类,需要进行测试以确保锂电池的设计和制造以及保护电路符合安全要求。测试还将检查是否有任何排气、泄漏、火焰或其他危险情况。所有类型的锂电池都要进行这种测试,但不含锂金属的其他电池则不需要。

锂电池的测试类型

DOT/UN 38.3 测试适用于所有锂电池的运输。该测试标准属于联合国(UN)《测试手册》和美国运输部(DOT)法规的范畴。DOT/UN 38.3 不仅是美国的一项要求,而且还被采纳为国际标准,因为锂电池的运输可能跨越国际水域和边界。

锂电池将根据机械和电气要求进行测试。无论电池是在供应商到制造商、制造商到零售商,还是零售商到分销商之间运输,这些测试都会在运输过程中的各个环节进行。在产品退货时也要进行测试。

锂电池从产品中取出和安装到产品中时都要进行测试。这些要求也适用于在现场使用的锂电池、在原包装外运输的锂电池,以及各种运输过程:空运、铁路运输、公路运输或海运。

DOT/UN 38.3 包含 8 项锂电池测试。测试要求如下

T1-高空模拟: 低压测试,模拟飞机在 15000 米高空飞行时的无压货物区。
T2-热测试: 评估极端温度变化的温度测试。电池在 -40°C 至 70C° 的温度下存放 6 小时,循环数次。
T3-振动测试: 振动测试模拟电池在运输过程中的运动。
T4-冲击测试: 冲击测试也是模拟运输过程中的振动。
T5-外部短路测试: 外部短路测试模拟电池或电池组外部端子发生短路的情况。
T6-冲击测试: 冲击测试模拟对锂电池的冲击。对于小于 30 毫米的圆柱形电池,冲击测试针对电池外壳进行。
T7-过充电测试: 过充电测试模拟充电电池或二次电池的过充电情况。
T8-强制放电测试: 强制放电测试模拟电池强制放电的情况。

除 T7 过充电测试外,上述所有测试均在一次电池和二次电池上进行。T7 测试只在二次电池和充电电池上进行。T8 强制放电测试仅对一次电池和二次电池进行。经认可的组织和测试实验室可执行这些测试并提供认证。机构可通过 ISO17025 认证,以确保其测试过程符合所有国家和国际标准。电池测试认证在某些情况下必须更新,如电池设计或产品设计在最终运输过程前发生变化。

新的联合国要求将于 2022 年 1 月生效,这将对电池测试产生影响。所有制造商和分销商都必须提供锂电池测试摘要。这一新要求属于《联合国测试和标准手册》第三部分第 38.3 小节第 38.3.5 段。测试摘要可以在制造商或经销商的网站上公布,也可以作为产品信息表公布。

锂电池的运输

根据 DOT/UN 38.3 的要求,制造商、分销商或零售商一次可装运到飞机上的锂电池数量是有限制的。对于锂电池,这些限制要么基于电池中的锂含量,要么基于锂离子电池的额定功率小时数。以下信息仅适用于未合并在同一包装中的净量电池。

锂金属电池含量小于 0.3 克:每包无数量限制。
锂金属电池含量大于 0.3 克但小于 1 克:每包 8 节。
锂金属电池含量大于 0.3 克但小于 2 克: 每包 2 节。
瓦时低于 2.7 瓦时的锂离子电池/电池组:每包无限制。
瓦时额定值大于 2.7 瓦时但小于 20 瓦时的锂离子电芯/电池:每包 8 节。
瓦时额定值大于 2.7 瓦时但小于 100 瓦时的锂离子电芯/电池:每个包装 2 个电池。

概述、

锂电池和锂离子电池都要经过大量测试,以确保其可安全用于指定的产品和应用。由于测试要求,通常需要发送一定数量的电池组(16 组)进行测试。测试时间可能长达 4-6 周,估计成本约为 5,000-7,000 美元。

客户在开发定制电池组时需要考虑这些因素、开发成本和产品上市的预期时间表。

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