بطاريات ليثيوم أيون هي أنظمة كهروكيميائية وميكانيكية معقدة تخضع لعشرات معايير السلامة الدولية.سوف نناقش الجوانب البيئية الحاسمة لسلامة LIB، مراجعة معايير السلامة المشتركة للبطاريات الليثيوم أيون، والنظر في استخدام غرف اختبار البطاريات المخصصة للحفاظ على آمنة المختبرين.
العديد من LIBs هي مخاوف أمنية لأن هذه الأجهزة حساسة للفولتاج ودرجة الحرارة ، ويتم تحديد البطارية للعمل في نطاق درجة الحرارة من -30 إلى 55 درجة مئوية.
عند درجات حرارة أعلى من 55 درجة مئوية (حوالي 80 درجة مئوية) ، تظهر البطارية قدرة أفضل بسبب التفاعلات الكهروكيميائية الأسرع والهجرة الإيونية السريعة للكهربائي والإلكترودات.,تصبح ردود الفعل الجانبية شديدة، مما يؤدي إلى تساقط حجم سريع. عند درجات حرارة فوق 80 درجة مئوية، تبدأ البطارية في التلف،وأي شيء فوق 130 درجة مئوية يمكن أن يسبب ذوبان مكونات البطارية وربما يسبب حريق.
يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى ضعف أداء البطارية ويمكن أن تسبب ضررًا ، لكنها عادةً لا تشكل خطراً على السلامة.يمكن أن يؤدي الإفراط في الشحن (الجهد العالي جدًا) إلى التفكك الكاثودي وتأكسدة الالكتروليت، وهو ما يثير مخاوف السلامة. يمكن أن يؤدي الإفراط في التفريغ (الجهد المنخفض جدًا) إلى تفكك واجهة الالكتروليت الصلب (SEI) على الأندود وقد يؤدي إلى أكسدة ورق النحاس ،إضافية تلف البطارية.
بالإضافة إلى المشاكل التشغيلية والبيئية المتعلقة بالجهد والحرارة ، يمكن أن يؤدي الضرر الميكانيكي إلى مشاكل السلامة مع LIB.المعايير الأمنية لـ LIB متكاملة بنفس القدر.
معايير السلامة الخمسة المشتركة لبطاريات ليثيوم أيون هي:
1،IEC62133
IEC62133 هو معيار اختبار السلامة للبطاريات والبطاريات الليثيوم أيون، وهو شرط سلامة لاختبار البطاريات الثانوية والبطاريات التي تحتوي على الكهربائيات القلوية أو غير الحمضية.يستخدم لاختبار LIBs المستخدمة في الإلكترونيات المحمولة والتطبيقات الأخرىالـ IEC 62133 تعالج المخاطر الكيميائية والكهربائية والقضايا الميكانيكية مثل الاهتزاز والصدمات التي يمكن أن تهدد المستهلكين والبيئة.
2,الأمم المتحدة/DOT38.3
تغطي UN/DOT38.3 (المعروفة أيضًا باسم اختبار T1-T8 و UN ST/SG/AC.10/11/Rev. 5) جميع بطاريات LIB والبطاريات المعدنية الليثيومية واختبار سلامة النقل للبطاريات.يتكون معيار الاختبار من ثمانية اختبارات (T1 T8)، والتي تركز جميعها على مخاطر النقل المحددة. UN/DOT 38.3 هو معيار للتصديق الذاتي الذي لا يتطلب اختبارًا مستقلًا من طرف ثالث،ولكن استخدام مختبرات اختبار خارجية شائع للحد من خطر الدعاوى القضائية في حالة وقوع حادث.
3,الـ IEC62619
تغطي IEC62619 معايير السلامة لبطاريات الليثيوم الثانوية وحزم البطاريات، وتحدد متطلبات التطبيق الآمن لـ LIB في التطبيقات الإلكترونية وغيرها من التطبيقات الصناعية.تطبق متطلبات اختبار معيار IEC 62619 على كل من التطبيقات الثابتة والطاقة.
تتضمن التطبيقات الثابتة الاتصالات والإمدادات الكهربائية غير المتقطعة (UPS) وأنظمة تخزين الطاقة الكهربائية ومفاتيح المرافق وإمدادات الطاقة الطارئة والتطبيقات المماثلة.تطبيقات الطاقة تشمل الشاحنات، عربات الغولف، المركبات ذاتية التوجيه (AGVs) ، السكك الحديدية، والسفن ◄ باستثناء المركبات البرية.
4,UL1642
UL1642 هو معيار UL لسلامة بطاريات الليثيوم، يحدد المتطلبات القياسية للبطاريات الليثيوم الأولية والثانوية المستخدمة كمصدر طاقة في المنتجات الإلكترونية.تغطي UL1642:
1بطاريات الليثيوم قابلة للاستبدال من قبل الفنيين تحتوي على 5.0 غرام (0.18 أوقية) أو أقل من الليثيوم المعدني. بطاريات تحتوي على أكثر من 5.0 grams of lithium will be judged on their compliance with the requirements (if applicable) and will be subject to additional tests and inspections to determine whether the battery can be used for its intended use.
2بطاريات الليثيوم القابلة للاستبدال من قبل المستخدم، كل خلية الكهروكيميائية لا تحتوي على أكثر من 4.0 غرام (0.13 أوقية) من الليثيوم المعدني، وليس أكثر من 1.0 غرام (0.04 أوقية) من الليثيوم المعدني.بطاريات أكثر من 4.0 غرام أو بطاريات أكثر من 1.0 غرام من الليثيوم تتطلب مزيد من الفحص والاختبار لتحديد ما إذا كان يمكن استخدام البطارية أو البطارية للاستخدام المقصود لها.
5,UL2580x
UL2580x هو معيار UL لسلامة بطارية المركبات الكهربائية ويتكون من عدة اختبارات ، بما في ذلك:
حلقة قصيرة بطارية عالية التيار: تعمل على عينة مشحونة بالكامل. يتم تقصير العينة باستخدام مقاومة دائرة إجمالية ≤ 20mΩ.إشعال الشرارة يكتشف وجود تركيزات قابلة للاشتعال من الغازات في العينة ولا يظهر أي علامات على الانفجار أو الحريقبالإضافة إلى ذلك ، لا يتم تهوية البخار إلى الخارج من خلال فتحات التهوية أو الأنظمة المخصصة. لن يكون هناك أي غطاء مكسور أو علامات ملحوظة لتسرب الكهربائي.إذا كان LIB لا يزال يعمل بعد اختبار الدائرة القصيرة، سيتم شحنها وتفريغها وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة. يمكن إجراء اختبارات الدائرة القصيرة على مجموعات فرعية بدلاً من مجموعة تخزين الطاقة بأكملها (EESA).
تشغيل على عينة مشحونة بالكامل ومحاكاة تأثير حادث سيارة على سلامة EESA. مثل اختبار الدائرة القصيرة،إشعال الشرارة يكتشف وجود تركيز قابل للاشتعال من الغاز داخل العينة ولا توجد علامات على الانفجار أو الحريقلا يتم إطلاق غازات سامة
طحن الخلية (عمودياً): يتم تشغيله على عينة مشحونة بالكامل. يجب أن تكون القوة المطبقة في اختبار الطحن محدودة إلى 1000 مرة من وزن البطارية. مثل اختبار السحق ، يجب أن تكون القوة المطبقة في اختبار الطحن أقل من 1000 مرة من وزن البطارية.يكتشف إشعال الشرارة وجود تركيز قابل للاشتعال من الغاز داخل العينة ولا توجد علامات على الانفجار أو الحريقلا يتم إطلاق غازات سامة
بطاريات ليثيوم أيون هي أنظمة كهروكيميائية وميكانيكية معقدة تخضع لعشرات معايير السلامة الدولية.سوف نناقش الجوانب البيئية الحاسمة لسلامة LIB، مراجعة معايير السلامة المشتركة للبطاريات الليثيوم أيون، والنظر في استخدام غرف اختبار البطاريات المخصصة للحفاظ على آمنة المختبرين.
العديد من LIBs هي مخاوف أمنية لأن هذه الأجهزة حساسة للفولتاج ودرجة الحرارة ، ويتم تحديد البطارية للعمل في نطاق درجة الحرارة من -30 إلى 55 درجة مئوية.
عند درجات حرارة أعلى من 55 درجة مئوية (حوالي 80 درجة مئوية) ، تظهر البطارية قدرة أفضل بسبب التفاعلات الكهروكيميائية الأسرع والهجرة الإيونية السريعة للكهربائي والإلكترودات.,تصبح ردود الفعل الجانبية شديدة، مما يؤدي إلى تساقط حجم سريع. عند درجات حرارة فوق 80 درجة مئوية، تبدأ البطارية في التلف،وأي شيء فوق 130 درجة مئوية يمكن أن يسبب ذوبان مكونات البطارية وربما يسبب حريق.
يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى ضعف أداء البطارية ويمكن أن تسبب ضررًا ، لكنها عادةً لا تشكل خطراً على السلامة.يمكن أن يؤدي الإفراط في الشحن (الجهد العالي جدًا) إلى التفكك الكاثودي وتأكسدة الالكتروليت، وهو ما يثير مخاوف السلامة. يمكن أن يؤدي الإفراط في التفريغ (الجهد المنخفض جدًا) إلى تفكك واجهة الالكتروليت الصلب (SEI) على الأندود وقد يؤدي إلى أكسدة ورق النحاس ،إضافية تلف البطارية.
بالإضافة إلى المشاكل التشغيلية والبيئية المتعلقة بالجهد والحرارة ، يمكن أن يؤدي الضرر الميكانيكي إلى مشاكل السلامة مع LIB.المعايير الأمنية لـ LIB متكاملة بنفس القدر.
معايير السلامة الخمسة المشتركة لبطاريات ليثيوم أيون هي:
1،IEC62133
IEC62133 هو معيار اختبار السلامة للبطاريات والبطاريات الليثيوم أيون، وهو شرط سلامة لاختبار البطاريات الثانوية والبطاريات التي تحتوي على الكهربائيات القلوية أو غير الحمضية.يستخدم لاختبار LIBs المستخدمة في الإلكترونيات المحمولة والتطبيقات الأخرىالـ IEC 62133 تعالج المخاطر الكيميائية والكهربائية والقضايا الميكانيكية مثل الاهتزاز والصدمات التي يمكن أن تهدد المستهلكين والبيئة.
2,الأمم المتحدة/DOT38.3
تغطي UN/DOT38.3 (المعروفة أيضًا باسم اختبار T1-T8 و UN ST/SG/AC.10/11/Rev. 5) جميع بطاريات LIB والبطاريات المعدنية الليثيومية واختبار سلامة النقل للبطاريات.يتكون معيار الاختبار من ثمانية اختبارات (T1 T8)، والتي تركز جميعها على مخاطر النقل المحددة. UN/DOT 38.3 هو معيار للتصديق الذاتي الذي لا يتطلب اختبارًا مستقلًا من طرف ثالث،ولكن استخدام مختبرات اختبار خارجية شائع للحد من خطر الدعاوى القضائية في حالة وقوع حادث.
3,الـ IEC62619
تغطي IEC62619 معايير السلامة لبطاريات الليثيوم الثانوية وحزم البطاريات، وتحدد متطلبات التطبيق الآمن لـ LIB في التطبيقات الإلكترونية وغيرها من التطبيقات الصناعية.تطبق متطلبات اختبار معيار IEC 62619 على كل من التطبيقات الثابتة والطاقة.
تتضمن التطبيقات الثابتة الاتصالات والإمدادات الكهربائية غير المتقطعة (UPS) وأنظمة تخزين الطاقة الكهربائية ومفاتيح المرافق وإمدادات الطاقة الطارئة والتطبيقات المماثلة.تطبيقات الطاقة تشمل الشاحنات، عربات الغولف، المركبات ذاتية التوجيه (AGVs) ، السكك الحديدية، والسفن ◄ باستثناء المركبات البرية.
4,UL1642
UL1642 هو معيار UL لسلامة بطاريات الليثيوم، يحدد المتطلبات القياسية للبطاريات الليثيوم الأولية والثانوية المستخدمة كمصدر طاقة في المنتجات الإلكترونية.تغطي UL1642:
1بطاريات الليثيوم قابلة للاستبدال من قبل الفنيين تحتوي على 5.0 غرام (0.18 أوقية) أو أقل من الليثيوم المعدني. بطاريات تحتوي على أكثر من 5.0 grams of lithium will be judged on their compliance with the requirements (if applicable) and will be subject to additional tests and inspections to determine whether the battery can be used for its intended use.
2بطاريات الليثيوم القابلة للاستبدال من قبل المستخدم، كل خلية الكهروكيميائية لا تحتوي على أكثر من 4.0 غرام (0.13 أوقية) من الليثيوم المعدني، وليس أكثر من 1.0 غرام (0.04 أوقية) من الليثيوم المعدني.بطاريات أكثر من 4.0 غرام أو بطاريات أكثر من 1.0 غرام من الليثيوم تتطلب مزيد من الفحص والاختبار لتحديد ما إذا كان يمكن استخدام البطارية أو البطارية للاستخدام المقصود لها.
5,UL2580x
UL2580x هو معيار UL لسلامة بطارية المركبات الكهربائية ويتكون من عدة اختبارات ، بما في ذلك:
حلقة قصيرة بطارية عالية التيار: تعمل على عينة مشحونة بالكامل. يتم تقصير العينة باستخدام مقاومة دائرة إجمالية ≤ 20mΩ.إشعال الشرارة يكتشف وجود تركيزات قابلة للاشتعال من الغازات في العينة ولا يظهر أي علامات على الانفجار أو الحريقبالإضافة إلى ذلك ، لا يتم تهوية البخار إلى الخارج من خلال فتحات التهوية أو الأنظمة المخصصة. لن يكون هناك أي غطاء مكسور أو علامات ملحوظة لتسرب الكهربائي.إذا كان LIB لا يزال يعمل بعد اختبار الدائرة القصيرة، سيتم شحنها وتفريغها وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة. يمكن إجراء اختبارات الدائرة القصيرة على مجموعات فرعية بدلاً من مجموعة تخزين الطاقة بأكملها (EESA).
تشغيل على عينة مشحونة بالكامل ومحاكاة تأثير حادث سيارة على سلامة EESA. مثل اختبار الدائرة القصيرة،إشعال الشرارة يكتشف وجود تركيز قابل للاشتعال من الغاز داخل العينة ولا توجد علامات على الانفجار أو الحريقلا يتم إطلاق غازات سامة
طحن الخلية (عمودياً): يتم تشغيله على عينة مشحونة بالكامل. يجب أن تكون القوة المطبقة في اختبار الطحن محدودة إلى 1000 مرة من وزن البطارية. مثل اختبار السحق ، يجب أن تكون القوة المطبقة في اختبار الطحن أقل من 1000 مرة من وزن البطارية.يكتشف إشعال الشرارة وجود تركيز قابل للاشتعال من الغاز داخل العينة ولا توجد علامات على الانفجار أو الحريقلا يتم إطلاق غازات سامة
