锂电池UL1642标准介绍

UL1642是美国安全检测实验室公司(也称UL公司，Underwriters laboratories Inc.)公司于1985年10月首版推出的针对锂电芯安全的规范标准，目前为止共改版三次，现行有效版本为2005年9月(第四版)。UL1642是国际上最为广泛认可的评估锂电芯在遭受到各种故障情况下(如环境温度改变、无预期外界冲击、航空运输等)电池安全可靠性的权威标准。

该标准主要用于评估锂电池包在使用中的安全性能，以及其在短路、过充、过放、过热等异常情况下的安全性能。UL1642测试标准的制定旨在保障锂电池包在使用过程中不会发生火灾、爆炸等安全事故，从而保护用户和环境的安全。

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。

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≤5g的技师更换型锂电池，对于含Li大于5g的锂电池，即使能满足本规定，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≤4g而每个电芯含金属锂≤1g的用户更换型锂电池。电池含金属锂量＞4g或每个电芯金属锂量＞1g需要求做进一步测试和验证以确定能否实际应用。

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
2.1.1如果一个测量值后面括号里有另一个值时，第二个值可能仅是大概值，第一个值是要求的数值。
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，电池已被完全充满储存于电池中。
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，目的使电池最终成反极性状态。
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即认为电池完全放电。
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23℃（73°F）
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。

4. 结构/组成总论：
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
4.2.1用户可更换的电池不应含有压力蒸气或喷出伤害眼睛的有毒蒸气和液体,或电池壳体在正常实验室条件下23℃受冲击时漏出的有毒液体应小于5ml。
4.3 使用
4.3.1锂电池应当在使用时采取措施避免不正常的充电电流，测试的电池有一个可接受的充电电流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

5. 性能总论：
5.1 技师更换型电池
5.1.1技师更换型锂电池应当按10-19节要求测试，其中11B节（强制放电试验）仅适用于电芯用于电池组的场合，对多电芯安装，见5.3.1，按10节短路试验要求，不应当发生起火或爆炸,以及14A节冲击试验,15节微振试验，18B节热循环试验或18C节高度摸拟试验不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150℃（302°F）。

在11A节不正常充电测试，12节压缩测试，13节冲击测试，或18A加热测试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14A的冲击试验，15节的振动试验，18B热循环试验以及18C的高度摸拟试验，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。

5.2 用户更换的电池

5.2.1 用户可更换的电池按10-19节测试。11B强制放电试验仅适用于多电芯应用的场合。除了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。

5.2.2 在按19.2节燃烧测试，19.3节喷射测试，表6.2每组的5个试样仅有一个不符合要求时,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

5.3.1 技师更换型或用户更换型电芯若用于多电芯安装场合或电池包的场合,还应当进行10.3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5.1.1节、

5.2.1节以及10节短路测试要求。

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，对用户可更换的二次电芯和电池测试用样品数量，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。

7. 样品条件
7.1 热箱暴露
本条在1999年6月24日已删除
7.2 热循环试验
本条在1999年6月24日后调整后见本标准18B
7.3 放电（一次电池）（略）
7.4 充放电循环
7.4.1 二次电芯测试温度25℃，电芯按照制造商的要求连续循环，循环至容量为初始标称容量的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90℃时，所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≤0.21mm2，≥0.05mm2，并配合热电势测量设备
9.2 测量时热电偶应紧贴电池壳体表面
技师更换型和用户更换型电池测试电性能试验
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，或直至电池完全放电，壳体温度重新降至室温停止。
10.2 试验在室温和60±2℃进行，电池在室温或60±2℃达到与环境平衡稳定后再短接。
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，采用电池的最大数目根据所用串/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最大负载情况下测试，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150℃。
11. 加热测试见18A
11A 非正常充电测试
11A.1 将电池按制造商提供的容量放掉后进行测试
11A.2 每个电池样品遭受的充电电流为3倍的制造商普通指定的充电电流，将电池连接于一直流电源上。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—制造商一般指定的充电电流（A）
最小测试时间应为48h，这并不要求初始充电电流维持48h。
11A.3 当电池经过认证的过流或热保护装置时，电池按最大负载而不引起保护装置起作用的条件测试。未经过认证的保护装置则应将起短接后试验。
11A.4 样品应不起火不爆炸
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 一个完全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=串联应用的最大数目-1。5个电芯在室温完全放电后测试。
11B.3 当完全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、负极端子连接到阻值小于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最大负载下进行，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32mm的液压活塞施加,压缩持续进行直至压力达到17.2Mpa，施加的压力为13KN，当达到最大压力后泄压。
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90℃，目的使宽侧及窄侧均承受压缩，每个样品电池仅承受1个方向的压缩力，每个测试采用独立的电池。
12.3 钮扣电池在平面方向施压。
12.4 样品不起火、不爆炸。
13. 冲击试验(Impact)
13.1 测试样品电池放在平面上，将一直径15.8mm的棒放在样品中心，让重量9.1Kg的重物从610mm高度落到试样上。
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15.8直径的棒的曲面垂直。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，15.8mm的棒的曲面位于其中心。
13.4 样品应不起火、不爆炸。
14. 潮湿试验。
14.A Shock Test（加速度测试）本条2000年6月26日后加入生效
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内最小平均加速度应达到75g(g-重力加速度)。峰值加速度介于125-175g。试验温度20±5℃。
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0.8mm。
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。

声明： 本网站所发布文章，均来自于互联网，不代表本站观点，如有侵权，请联系删除。