電池檢測UL2054中文標準
2011-04-06
前 言:
本標準含有覆蓋UL規定的大類的產品的基本要求。
這些要求基于合理的工程原理，研究和試驗結論以及現場經驗，并且參考了制造商、用戶、檢查機構和其它一些有專業經驗的機構或人士的意見。
A.遵守本標準的要求是制造商在制造產品時應具備的一個基本條件。
B.產品僅能書面滿足本標準條文規定不足以斷定滿足本標準，比如：當檢測和試驗時，發現其它特征不滿足本標準安全水平的要求。
C.產品采用的材料或結構與本標準技術要求不符的不能認為符合本標準。如果該 產品采用的材料或由采用不同于本標準所列的結構形成;但性能可以符合標準要求的，有可能斷定符合本標準。
D.UL在執行客戶的安全測試要求時，并不承諾為客戶的產品負責，UL只是依據 當前水平考慮到的一些實際安全限制及要求為產品提供一個專業的判斷。UL對產品造成的危害不承擔義務。
E.許多本標準的測試由于其固有的危險性，必須有足夠的人身及財產安全防護措施。
簡 介:
1.領域:
1.1 這些要求針對二次(可重復充電)電池。這些電池包含單芯、兩個或兩個以上多芯串/并聯結構的電池組。
1.2 這些要求目的是降低鋰電池在用于產品時著火或爆炸的危險。這些電池能否接受并依賴于他們能否滿足所應用的完整產品應符合的要求.
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品的標準中的要求的設計為使用連接電池和產品成最終成品的電池的連接,比如合適的電子工具標準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人身造成的危害。
1.5 這些要求涵概了容量達到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,也不包括當電池
被切開時對人造成的傷害情況。
1.7這些電池包括的金屬Li或Li合金，或Li離子也要達到UL1642標準對于LI電池的要求.
1.8 產品的某些特征、特性或零部件、材料或整個系統與本標準要求的有所不同時，只要包含著火、電擊、對人可能造成傷害的應采用適當的附加零部件和終端產品要求進行評估，以保證可接受的安全水平。
2. 概述:
2.1 測量總論:如果一個測量值后面括號里有另一個值時，第二個值可能僅是大概值，第一個值是要求的數值。
2.2 術語:"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UL2054中文標準：總論:
3.1 本標準對一些術語的定義
3.2Battery-(1)單芯或(2)一組電芯串/并聯。
3.3Battery，Secondary-能夠放電和充電許多次的電池。
3.4Cell-單個含有正、負極的電化學電芯。
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、保險絲或熱切斷部件。
3.6Current, Abnormal charged對一次性電芯或電池按錯誤的操作條件充
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器和溫度保險絲.
3.8Discharged, Forced將電池同外部電源串聯強制性放電，目的使電池最終成反極性狀態。
3.9Discharged, Fully當連接一個100Ω電阻而且短路電流減小至小于1mA,電池死循環回路電壓低于0.2V即認為電池完全放電。3.15 Material,
Toxic-在sax 工業材料危險性能參考手冊中標稱的有毒工業產品。
3.10EXPLOSION –當電芯或電池零件被強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、滴狀或蒸汽從所設計的閥或密封機構中泄漏。
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流向上放電或限流.
3.13RATED CAPACITY –將一個電芯或電池接在由廠商定制細則的負載,溫度保險絲和電源保險絲的電路中測得的容量,單位AMH.
3.14C5 AMP RATE –將一個電芯或電池放電5 小時,讓其電壓降到廠商標稱的截止點時測得的電流,單位A.
3.15SHORT CIRCUIT –將電芯或電池的正負極以接近零電阻的通路短接放電.
4. 總論
4.1 殼體
4.1.1鋰電池殼體應有足夠的強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有足夠的強度而不致于傷到人。
4.1.2電池的外殼必須足夠堅硬而不容易被折彎,一些機械工具的使用必 須減小其機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. 對于比較大的電芯或電池,它會反復彎曲或者折彎后不會導致在Section 5中定義的 漏液現象,或者加熱溫度超過了60°C(140°F)而導致彎曲,那么這里的要求對其都不適用,
4.2 電解質
用戶可更換的電池不應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驗室條件下23±2°C(73±3.6°F)受沖擊時漏出的
有毒液體。
高鑫儀器提供電池檢測UL2054中文標準：電池性能
5. 總論:
5.1 電池應當按9-15節要求測試，其中12節(強制放電試驗)僅適用于電芯用于多電芯的場合，如電池組.環境場所測試,見18-21(包括粉碎試驗, 壓縮試驗,澆鑄解壓試驗，高度摸擬試驗),這些只針對有塑料外殼包裝的電池.
5.2 在這個標準中大部分的測試電芯和電池必須不會爆炸或著火.在沖擊測試中,見16節,在加速度測試中,見17節,250lb.粉碎測試,見19節,塑料解壓測試,見20節,高度模擬測試,見21節,溫度循環測試,見25節,被測試的樣品必須不會發生漏液.對這些測試電池泄漏應符合表5.1損失標準：
表5.1 漏液或泄漏質量損失標準
電芯或電池的質量 最大質量損失
不超過1g 0.5%
1～5g 0.2%
>5g 0.1%
5.3 當一個電芯或電池達不到標準中對于使用合格的測試要求的話,那么必須特別注意使用這些電芯或電池了.
5.4 可靠的最終產品設備要求電池的輸出電壓是受限制的.受限電壓源的
測試,見13節,其用以確定所申請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節要求測試，測試樣品數量見表6.1。當一組具有不同尺寸 的電芯或電池， 他們采用近似的電化學原理制造，可以選取一個代表尺寸進行測試。
6.2.所有的測試電池都必須在滿充狀態下進行,除非做不正常充電和強制過放測試.
7. 重要的試驗注意事項:
7.1 某些鋰電池在按10-19節測試時可能爆炸，個人須防護好以免飛出碎片、爆破力突然釋放的熱量以及爆炸噪音產生危害。試驗區域應通風良好。
7.2 在按9、11、14.15節部分測試時，電池殼體溫度應當檢測在電池外表面溫度超過90℃
7.3為安全起見，22節燃燒(烘烤)試驗時，23節拋射試驗應當在單獨與觀察者隔離的空間進行。
8.溫度測量
8.1 絲面積≤0.21mm2，≥0.05mm2，并配合熱電勢測量設備
8.2 測量時熱電偶應緊貼電池殼體表面
電性能試驗：
9.短路試驗：
9.1每個測試電池樣品正、負極采用阻值<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試驗在室溫和60±2℃進行，電池在室溫或60±2℃達到與環境平衡穩定后再短接。
9.3除非制造商指明是串聯或并聯，電池應單獨測試。對于串聯或并聯應
用， 另外五套電池需進行測試，采用電池的最大數目根據所用串/并聯數目定。
9.4當電池中有過流或熱保護裝置時且已經過UL認證的， 需將電池在保護裝置未打開的最大負載情況下測試，沒有認證過的保護性裝置則須將之短接。
9.5 樣品應不起火、不爆炸，外殼或電池殼體溫度不超過150℃。
10.非正常充電測試
10.1將電池按制造商提供的容量放掉后進行測試
10.2每個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一特殊
尺寸和規格的電阻后獲得的。試驗時間通過下式計算：
tc=2.5C/3Ic
tc—充電時間(h);
C—容量(Ah);
Ic—制造商一般指定的充電電流(A)
最小測試時間應為48h，這并不要求初始充電電流維持48h。
10.3當電池經過認證的過流或熱保護裝置時，電池按最大負載而不引起保護裝置起作用的條件測試。未經過認證的保護裝置則應將起短接后試驗。
10.4 樣品應不起火不爆炸
11.強制過充測試
11.1用于測試的樣品電池以10*C5的恒定電流充電,每個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到環境溫度或者達到穩定的狀態.
11.2在測試中,起反應的過流和熱保護裝置必須要經過安規認證，沒有經過認可的保護裝置則應將其短路。
11.3樣品應不起火、不爆炸.
12 強制放電試驗
12.1本測試適用于多電芯組合應用的場合，比如電池組。
12.2一個完全放電的電芯被強制性串聯同型號的新電芯，串聯的新電芯數
目=串聯應用的最大數目-1。5個電芯在室溫完全放電后測試。
12.3當完全放電的電芯與特定數目的新電芯串接好后，形成的電池組進行
短路測試。
12.4正、負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試驗終止。
12.5樣品應不起火、不爆炸
13 受限制電壓測試
13.1由改變負載阻抗使得電路從開路狀態為短路狀態來確定電芯或電池的最大輸出容量PMAX,,過流或熱保護裝置須置為不可用或旁路狀態.
13.2此測試中用到3個樣品電池必須在過流保護和熱保護的裝置下將其充電到滿充狀態,電池用20AWG長的鎳鉻合金線接在等效電阻的負載上得到PMAX=13.1.在測試中用到的粗棉布的兩面要包裹在鎳鉻合金在線,然后監控電池兩端和粗棉布之間在電路穩定狀態下的電壓和電流60秒的時間.
13.3若已經有經過安標認證的過流和熱保護裝置在測試中起反應，測試應在不引起保護裝置起作用的最大負載下進行,沒有經過認可的保護裝置則應短路。
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秒的那個時刻測得的輸出電壓必須小于5倍開路電壓粗棉布應不會被燒毀
安全性能測試
14.擠壓測試(Crush Test)
14.1電池兩個平的表面之間進行壓縮，壓縮力通過一個直徑為32mm的液壓
活塞施加,壓縮持續進行直至壓力達到17.2Mpa，施加的壓力為13KN，當達到最大壓力后泄壓。
16.2 樣品應不起火、不爆炸，另外樣品不漏液,見5.2。
17. 振動試驗(Vibration Test)
17.3 樣品應不起火、不爆炸、不泄漏,見5.2。
外圍測試
總述
18.1用以包裝電池的外殼的設計必須達到普通簡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聚合材料的標準,見根據聚合材料的標準,分類
為V-2或更低的燃燒等級.
例外情況:當材料符合外部燃燒時,如在聚合材料標準中規定的3/4 inch燃燒測試,見根據聚合材料的標準,則不要求將其劃分為V-2或更低的燃燒等級.
18.3已經包裝了外殼的電池必須進行19,20,21節描述的測試.
19.2 樣品不爆炸,不起火,不漏液,見5.2.另外,電池外殼不會爆裂,電芯或任何保護裝置不能穿孔或泄露
20 鑄造壓力釋放測試
20.1 樣品在完全對流循環的干燥室內以70°C(158°F)持續7小時.
20.2然后小心取出樣品恢復到室溫,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漏液現象.
20.3樣品不爆炸,不起火,不漏液,見5.2.另外,電池外殼不會爆裂,電芯或
任何保護裝置不能穿孔或泄露.
燃燒測試
22. 燃燒顆粒測試
22.1 每個檢測電池被擺放在每英寸(25.4mm)20孔的鋼絲網上,鋼絲0.017
英寸粗。絲網置于距燃燒器1-1/2(38.1mm)英寸的距離上。 燃油和空氣以提供明亮藍色火焰的速度噴射，這樣鋼絲網燒變成明亮紅色。1個粗石棉布面板置于與鋼網中央垂直距離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成。試驗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，它應被要求將實驗樣品圈在網內，然后點燃燃燒器，觀察電池至其爆炸或被摧毀。
22.2 當電池進行22.1所描述的實驗時，粗石棉布面扳不會點燃。
23 噴射實驗
23.1 實驗電池置于中間直徑4英寸的孔并蓋有蓋板的平面桌上。 蓋板由每
英尺20孔的鋼絲網構成或鋼絲0.017英寸(0.43mm)。在試樣周圍安置一個每面2英尺寬(610mm)、1英尺高(305mm) 共8面的絲網屏風,見圖23.1。金屬網由直徑0.010英寸(0.25mm)金屬絲按每英寸16-18絲構成。樣品放在金屬網上，蓋住桌中央的孔，然后進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 當進行23.1所述實驗時，爆炸電池沒有任何部分穿透網屏，沒有部分或全部電池突出網屏。
環境測試
24 加熱測試
24.1 樣品在一自然對流或強制對流中加熱，烘箱溫度以5±2℃/min 速度升溫至150℃，并保持10min后停止。
24.2 樣品應不起火、不爆炸
25 熱循環測試
25.1 電池放于測試室內并承受以下循環：
a) 30min內升溫至70±3℃，保溫4h。
b) 30min內降溫至20±3℃，保溫2h。
c) 30min內升溫至40±3℃，保溫4h。
d) 30min內降溫至20±3℃。
e) 重復上述循環9次。
f) 10次循環后，電池放置7天待檢。
25.2 樣品應不起火、不爆炸、不漏液,見5.2。
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