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Qu'est-ce que la norme d'essai IEC 62133 ? - Partie 1

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Qu'est-ce que la norme d'essai IEC 62133 ? - Partie 1

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Les batteries lithium-ion présentent les avantages suivants : énergie spécifique élevée, tension élevée, longue durée de vie et faible autodécharge. Elle est devenue l'une des principales sources d'énergie pour les produits électroniques portables tels que les communications mobiles, les ordinateurs portables et les outils électriques. Cependant, dans des conditions de mauvaise utilisation (chauffage, surcharge, court-circuit, vibration, extrusion, etc.), les batteries lithium-ion peuvent provoquer des incendies, des explosions et même des dommages corporels. ), les batteries au lithium-ion peuvent provoquer des incendies, des explosions et même des blessures. Par conséquent, le problème de sécurité des batteries au lithium-ion est devenu le goulot d'étranglement de leur développement. À l'heure actuelle, de nombreux pays ou institutions d'essai étudient les nouvelles technologies de sécurité des batteries au lithium et formulent des normes plus scientifiques et plus parfaites. Par exemple, les normes d'essai applicables aux piles au lithium pour les équipements portables sont les suivantes : 1EC62133, UL1642, JIS C8714, IFEE1625, UN38.3, etc. Cet article analyse et compare principalement les différences entre l'édition 2002 et l'édition 2012 de la norme IEC62133 pour les batteries au lithium-ion pour les appareils portables du point de vue de la disposition du contenu des éléments d'essai, des objets d'essai, des paramètres d'essai, etc.

1.Éléments d'essai

Les normes IEC62133:2002 et 2012 ont apporté un certain nombre d'ajustements et de changements aux éléments d'essai des batteries au lithium-ion, à la fois aux éléments d'essai et aux objets d'essai. En ce qui concerne les éléments d'essai, l'édition 2012 a supprimé les éléments d'essai relatifs à la fonction de protection d'une batterie unique contre les vibrations, les chocs mécaniques, les cycles de température, la faible pression d'air et la charge à haut débit de l'édition 2002, et a ajouté deux nouveaux éléments : l'essai de transport et l'essai de court-circuit interne forcé. L'essai de transport de la norme IEC62281 comprend les éléments suivants : basse pression d'air, cycle de température, vibration, impact, court-circuit externe, impact et extrusion. Bien que le même nom d'essai existe dans le projet d'essai, l'opération d'essai réelle est très différente. Par exemple, les exigences de l'essai de court-circuit externe portent sur la valeur de la résistance de ligne, le même échantillon doit subir l'essai continu pendant l'essai de transport, et les procédures de charge d'écrasement sont différentes, ce qui sera comparé et analysé en détail ultérieurement.

En ce qui concerne l'objet de l'essai, les éléments d'essai de vibration, de choc et de cycle de température de la norme IEC62,133:2002 sont applicables à l'essai des cellules électriques et des packs de batteries ; cependant, l'essai de transport de la norme 2012 se concentre uniquement sur l'essai du noyau électrique, ce qui met également l'accent sur l'évaluation de la sécurité du noyau électrique dans le processus de transport. Pour l'essai de surcharge, la nouvelle norme se concentre uniquement sur la sécurité de surcharge du bloc-batterie.

2.Analyse des différences entre les normes

2.1 Comparaison des mêmes éléments d'essai

En plus de la même procédure de charge que celle de l'édition 2002, c'est-à-dire charger à une température ambiante de (20 ± 5) ℃ selon la méthode déclarée par le fabricant. L'édition 2012 stipule également de nouvelles procédures de charge pour les essais d'abus raisonnablement prévisibles (court-circuit externe de l'élément de batterie et du bloc-batterie), d'abus de chaleur, d'extrusion et de court-circuit interne forcé, c'est-à-dire que le prétraitement de charge (actuellement utilisé pour les batteries au lithium) est effectué à la température d'essai limite supérieure de 45 ℃ et à la température d'essai limite inférieure de 10 ℃ avec la tension de charge limite supérieure de 4,25 V/élément et le courant de charge maximal spécifié par le fabricant.

Si la nouvelle tension de charge limite supérieure et la température d'essai limite supérieure et inférieure sont adoptées, certains essais doivent être effectués pour satisfaire aux normes d'acceptation des essais pertinents et garantir la sécurité de la batterie. Contenu d'essai spécifique : sur la base de la stabilité structurelle du matériau positif, de la stabilité structurelle de l'électrolyte et d'autres caractéristiques du matériau, il est nécessaire d'assurer la sécurité de la batterie chargée sous la nouvelle température d'essai limite supérieure, et d'ajouter 5C à la nouvelle température d'essai limite supérieure pour appliquer les conditions de charge du point 8.1.2 de la norme IEC62133:2012, et satisfaire aux exigences d'essai ; sur la base de l'absorptivité des ions lithium du matériau de l'électrode négative et de la mobilité des ions lithium de l'électrolyte (correspondant à la température), il est nécessaire d'assurer la sécurité de la batterie chargée à la nouvelle température d'essai limite inférieure, et d'ajouter - 5 ℃ à la nouvelle température d'essai limite inférieure pour appliquer les conditions de charge de la norme 8.1.2, et satisfaire aux exigences d'essai correspondantes.

(1) Surcharge

L'essai de surcharge vise à simuler les risques potentiels pour la sécurité de la batterie lorsque la détection de la tension du chargeur est erronée, que le chargeur est défaillant ou que le mauvais chargeur est utilisé. En général, le test de surcharge des piles au lithium est difficile à réussir et les exigences relatives à la tension de charge de 10 V sont trop strictes. En fait, la plupart des batteries sont équipées d'une carte de protection PCB et d'un circuit de protection de limitation de tension, qui peuvent empêcher efficacement la surcharge de la cellule de la batterie. Dans la norme 2012, le test de surcharge de l'élément de batterie a été supprimé et le test de surcharge du bloc-batterie a été conçu. En d'autres termes, la batterie entièrement déchargée doit être chargée avec un courant constant de 2,0 l (IA=C Ah/1h), et la tension ne doit pas dépasser la tension de charge maximale recommandée ou 5,0 V/élément, ce qui est suffisant pour maintenir un courant constant.

(2) Court-circuit externe

L'essai de court-circuit externe de la norme IEC62133:2002 comprend le court-circuit à deux températures de (20 ± 5) ℃ et (55 ± 5) ℃. La résistance du circuit externe ne doit pas dépasser 100 m Ω. La batterie unique ou l'ensemble de batteries doit être testé pendant 24 heures ou jusqu'à ce que la température de l'enveloppe diminue de 20 % par rapport à la température maximale, la durée la plus courte étant retenue. Cependant, de grands changements ont eu lieu dans la norme 2012 : tout d'abord, la cellule de batterie ou l'ensemble de batteries adopte une nouvelle procédure de charge ; ensuite, la valeur de résistance du circuit externe doit être plus spécifique, à savoir (80 ± 20) m Ω ; enfin, séparer la température ambiante pour l'essai de la cellule et de la batterie, c'est-à-dire que l'essai de la cellule est effectué à (20 ± 5) ℃, tandis que l'essai de la batterie est effectué à (55 ± 5) ℃. On peut constater que le changement du mode de charge de la batterie a amélioré le niveau de l'essai de sécurité de la batterie au lithium. Dans le même temps, la limite de la valeur de résistance est plus stricte pour l'équipement de test.