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Normes d'essai des batteries au lithium-ion

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Normes d'essai des batteries au lithium-ion

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Il y a de plus en plus de cas de rappel de produits de batteries lithium-ion en raison de problèmes de sécurité. L'activité et la haute densité d'énergie du lithium entraîneront de grands problèmes de sécurité pour les batteries au lithium-ion. À l'heure actuelle, le dépistage, les méthodes d'inspection et les normes de sécurité des batteries lithium-ion, en particulier les risques potentiels de sécurité causés par certains défauts micro-structurels, sont en retard sur le développement de la technologie des batteries lithium-ion, et la méthode et le système d'évaluation ne répondent pas encore aux exigences de l'évaluation de la sécurité des batteries lithium-ion. Dans cette optique, ce document résume et analyse certaines normes représentatives.

1.Introduction aux normes d'évaluation de la performance de sécurité des batteries

À l'heure actuelle, la norme internationale la plus utilisée est la norme sur les batteries au lithium-ion de la Commission électrotechnique internationale (CEI). En fonction de leurs besoins respectifs, l'Association internationale du transport aérien (IATA), le Comité d'experts des Nations Unies sur le transport des marchandises dangereuses et l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) ont également formulé des normes de sécurité pertinentes pour le transport des batteries au lithium-ion et ont été largement utilisées. En outre, les normes de sécurité pour les batteries lithium-ion formulées par certains pays et organisations, tels que Underwriters Laboratories (UL), American Institute of electrical and Electronic Engineers (IEEE) et Japan National Bureau of standards (JIS), ont également un large impact. Les éléments de test de ces normes sont similaires, mais les conditions de test sont différentes.

Quatre normes internationales sont largement utilisées et ont un large éventail d'influence. Le manuel d'épreuves et de normes pour le transport des marchandises dangereuses des Nations Unies (UN 38.3) et la norme IEC62281:2012 "safety of lithium primary batteries and battery packs and lithium batteries and battery packs in transport" se concentrent tous deux sur l'épreuve de sécurité et les exigences de sécurité des batteries au lithium-ion pendant le transport, visant principalement l'épreuve de simulation de l'environnement externe et des vibrations mécaniques des batteries au lithium-ion pendant le transport, y compris les exigences élevées de simulation 8 pour l'épreuve de température, les vibrations, l'impact, le court-circuit externe, l'impact, la surcharge et la décharge forcée. Pendant l'épreuve, la batterie doit garantir que le colis ne tombe pas, ne se déforme pas, ne perd pas de masse, ne fuit pas, ne se décharge pas, ne court-circuite pas, ne se rompt pas, n'explose pas et ne prend pas feu.

La norme UL1642:2009 sur les piles au lithium s'applique aux piles au lithium primaires (non rechargeables) et secondaires (rechargeables) utilisées comme alimentation électrique dans les produits. L'objectif de la norme est de réduire le risque d'inflammation ou d'explosion des piles au lithium dans l'utilisation des produits. L'épreuve de performance électrique de la batterie dans la norme comprend l'épreuve de court-circuit, l'épreuve de charge anormale et l'épreuve de décharge forcée ; l'épreuve de vibration, l'épreuve d'impact et l'épreuve mécanique ; les épreuves environnementales comprennent l'épreuve de cycle de température d'abus thermique, l'épreuve de simulation en haute altitude et l'épreuve de projectile. L'épreuve exige que la batterie testée soit exempte de feu, d'explosion, de fuite de liquide, d'échappement et de combustion pendant l'épreuve, et que l'emballage ne soit pas brisé.

La norme IEEE1625:2008 pour les batteries rechargeables pour ordinateurs portables et la norme IEEE1725:2006 pour les batteries rechargeables pour téléphones mobiles établissent principalement des directives unifiées pour la conception, la production et le développement de batteries pour ordinateurs portables et téléphones cellulaires, impliquant principalement l'électronique, la structure physique, la composition chimique, le flux de traitement, le contrôle de qualité et la technologie d'emballage. Par rapport à d'autres normes relatives aux batteries, qui s'intéressent généralement aux batteries ou aux packs de batteries, les normes ci-dessus prennent en compte de manière exhaustive les aspects des cellules, des batteries, des nœuds hôtes, des accessoires d'alimentation, des consommateurs et de l'environnement. Ces deux normes se concentrent sur le processus de conception et de fabrication, et n'impliquent pas beaucoup l'utilisation ultérieure de la batterie, en particulier la sécurité.

2. Analyse ciblée des normes existantes

Les principales normes actuelles peuvent être résumées dans les catégories suivantes :

(1) Elles visent principalement l'environnement externe et les vibrations mécaniques pendant le transport

Les normes UN38.3, IEC62281:2012 et d'autres simulent les dangers possibles des batteries au lithium-ion pendant le transport par le biais d'épreuves telles que la simulation de hauteur, l'épreuve de température, les vibrations, l'impact, le court-circuit externe et l'impact, ce qui implique moins de problèmes de sécurité pendant l'utilisation des batteries au lithium-ion.

(2) Principalement pour le processus de conception et de fabrication

Comme IEEE1625, IEEE1725, etc. Si l'on prend l'exemple de la norme IEEE1725, celle-ci divise le système de batterie lithium-ion des téléphones mobiles en quatre parties, à savoir la batterie de la cellule, l'hôte et le chargeur de batterie. Elle exige de manière complète et claire la conception, les matières premières, le processus de fabrication et le test et l'évaluation du produit fini de la cellule, afin de fournir une garantie d'évaluation fiable pour la sécurité de la cellule et même du téléphone mobile et d'autres produits de communication. Les normes ci-dessus se concentrent principalement sur la conception et le processus de fabrication des batteries, et n'impliquent pas beaucoup de questions de sécurité dans l'utilisation ultérieure des batteries lithium-ion. Et de telles normes IEEE sur les batteries lithium-ion, en raison de la forte pertinence de la conception et de la fabrication des batteries lithium-ion dans différents équipements, le champ d'application est limité dans une certaine mesure.

(3) Il est principalement destiné à la performance électrique et la sécurité de la batterie au lithium-ion

Comme la norme UL1642. Par le biais d'un court-circuit, d'une charge anormale, d'un test de décharge forcée, d'une extrusion, d'un impact, d'une vibration, d'un abus thermique, d'un cycle de température, d'un test de simulation en haute altitude, d'un projectile et d'autres éléments de test, la batterie lithium-ion testée doit être exempte d'incendie, d'explosion, de fuite de liquide, d'échappement, de combustion et de rupture d'emballage pendant le test. Si l'on compare les deux types de normes ci-dessus, le cœur de ces normes est la sécurité des batteries lithium-ion, et elles accordent plus d'attention aux risques de sécurité des batteries causés par la température. Cependant, la base de jugement est difficile à quantifier. Seules l'explosion, l'incendie, la fumée, la fuite, la rupture et la déformation de la batterie testée permettent de distinguer les batteries qui ne sont pas propices à la détection des dangers potentiels.

3.Conclusion

Les performances de sécurité sont devenues un indicateur important de la batterie lithium-ion et un autre indicateur clé limitant l'application de la batterie lithium-ion en plus du facteur coût. En raison des caractéristiques de la batterie lithium-ion, elle ne présentera pas de comportement électrochimique anormal au stade de l'utilisation initiale. Ces défauts potentiels rendent difficile de juger si la batterie au lithium-ion est qualifiée. Dans cet article, l'auteur résume les normes de test de performance de sécurité des batteries au lithium-ion couramment utilisées dans le pays et à l'étranger. Grâce à l'analyse, on constate qu'il y a un manque de méthodes de test et de base d'évaluation pour les risques potentiels de la sécurité des batteries au lithium-ion au pays et à l'étranger, et qu'aucune méthode de test ou de dépistage rapide et efficace de la sécurité des batteries au lithium-ion n'a été formée.

Avec les exigences croissantes des consommateurs en matière de performance électrique et de sécurité des batteries lithium-ion, il est nécessaire que les fabricants de batteries, les départements compétents et les associations industrielles étudient les méthodes de détection de la performance de sécurité des batteries lithium-ion et établissent un ensemble de méthodes de détection intuitives, rapides et efficaces améliorent les exigences dans le cadre du système de normes existant, affiner les normes, clarifier la base de jugement, combler les lacunes des normes et systèmes de détection des batteries lithium-ion existants, améliorer le niveau de détection des performances de sécurité des batteries lithium-ion, assurer le développement durable de l'industrie des batteries lithium-ion et protéger la sécurité des consommateurs lors de l'utilisation des batteries.