令人遺憾，過(guò)去二十年內(nèi)，在安全性方面，鋰電池?cái)?shù)次登上新聞?lì)^條。許多鋰電池引發(fā)的事件造成了數(shù)十億美元的品牌和財(cái)產(chǎn)損失。有些事故還造成了人身傷亡。

 

令人遺憾，過(guò)去二十年內(nèi)，在安全性方面，鋰電池?cái)?shù)次登上新聞?lì)^條。許多鋰電池引發(fā)的事件造成了數(shù)十億美元的品牌和財(cái)產(chǎn)損失。有些事故還造成了人身傷亡。一些最具轟動(dòng)影響力的事件包括：

 

•美國(guó)聯(lián)合包裹運(yùn)輸公司（UPS）6號(hào)貨運(yùn)班機(jī)在2010年墜毀，兩名駕駛員死亡；根本原因在于貨艙中托運(yùn)的鋰離子電池。

 

•2006年，主要用于戴爾筆記本電腦的索尼電池開始起火；根源在于電芯內(nèi)的不良雜質(zhì)引起了短路（超過(guò)900萬(wàn)個(gè)電池被召回）。

 

•2013年由于電池起火，波音公司的夢(mèng)幻客機(jī)（Dreamliners）停飛；根本原因是電芯內(nèi)部短路（給波音造成6億多美元的損失）。

 

•三星Note 7電池在2016年開始起火；多次事件的元兇都是電芯制造問(wèn)題，并造成多人受到傷害。由于召回，三星損失了50多億美元。

 

圖1：UPS 6號(hào)班機(jī)由于鋰離子電池故障而墜毀（圖片由The Aviation Herald提供）

 

這些例子只是強(qiáng)調(diào)了與鋰離子電池相關(guān)的一些事件及其帶來(lái)的潛在傷害。由于其不穩(wěn)定的性質(zhì)，許多組織/國(guó)家已經(jīng)制定了法規(guī)，以確保它們得到安全的電池。本文將研究世界各地的電池可能需要符合哪些電池法規(guī)以及它們又需要包括哪些內(nèi)容。

 

 

為確定你的可充電鋰離子電池解決方案可能需要滿足哪些法規(guī)，你需要問(wèn)自己一些問(wèn)題。這些電池本身需要運(yùn)輸嗎？99%的時(shí)候，答案是肯定的。如果是，那么你將需要進(jìn)行UN 38.3測(cè)試（見運(yùn)輸法規(guī)部分）。接下來(lái)，你要將電池產(chǎn)品運(yùn)送到歐洲（EU）嗎？如果是，那么你將需要進(jìn)行IEC 62133測(cè)試（見國(guó)際法規(guī)）。你的電池將要用于符合UL終端設(shè)備規(guī)范（要求電池也需通過(guò)UL認(rèn)證）的設(shè)備內(nèi)嗎？如果是，那么你將需要做UL2054測(cè)試（參見美國(guó)安全法規(guī)）。你的電池是要運(yùn)到中國(guó)、俄羅斯、泰國(guó)、印度、韓國(guó)和日本嗎？如果是，那么需要進(jìn)行額外的測(cè)試，并且各國(guó)有自己的具體要求（見其它法規(guī)）。

 

 

聯(lián)合國(guó)已經(jīng)將鋰離子電池列為危險(xiǎn)品，并就如何運(yùn)輸鋰離子電池提出了建議。“聯(lián)合國(guó)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸手冊(cè)（UN Manual Transport of Dangerous Goods）”第38.3節(jié)詳細(xì)說(shuō)明了哪些鋰離子電池符合條件，以及如何進(jìn)行測(cè)試以確保運(yùn)輸安全。美國(guó)交通部（DOT）、國(guó)際民航組織（ICAO）和國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）已經(jīng)強(qiáng)制要求按照第38.3節(jié)對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試。表1列出了電池和/或電芯在被運(yùn)輸受理前需經(jīng)過(guò)的測(cè)試。

 

表1，UN 38.3測(cè)試的完整列表

 

該測(cè)試可自行認(rèn)證，但需要生成具有詳細(xì)測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)的測(cè)試報(bào)告。

 

 

在美國(guó)，有兩個(gè)主要的電池標(biāo)準(zhǔn)涉及電池和小型便攜式電池：UL1642和UL2054。UL1642應(yīng)對(duì)的是單個(gè)電芯，而UL2054適用于小型可充電電池組。UL2054要求電池通過(guò)UL1642認(rèn)證。雖然UL2054不是運(yùn)往美國(guó)產(chǎn)品的強(qiáng)制性測(cè)試，但美國(guó)終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)通常會(huì)有這一要求，并且這是一項(xiàng)非常嚴(yán)苛的測(cè)試，因?yàn)樗笤陔姵亟M上施加一處故障。故障施加到一個(gè)非UL等級(jí)的元件上。這使設(shè)計(jì)必須要有冗余保護(hù)，以通過(guò)幾項(xiàng)UL2054測(cè)試。

 

UL2054標(biāo)準(zhǔn)包括電氣和機(jī)械部分，并要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)組裝檢查，以確保電池按照標(biāo)準(zhǔn)制造，例如采用的塑料類型、壁厚、使用的非UL資質(zhì)材料的數(shù)量等。表2列出了UL2054測(cè)試。

 

表2，UL2054測(cè)試

 

UL測(cè)試有兩套方案：列名（listed）和認(rèn)可（recognized）。列名確保產(chǎn)品已經(jīng)按要求通過(guò)了所有測(cè)試，并根據(jù)規(guī)范進(jìn)行了生產(chǎn)。認(rèn)可意味著已對(duì)安裝在工廠而非現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)中的電池組進(jìn)行了測(cè)試。認(rèn)可通常沒(méi)有通過(guò)所有測(cè)試要求（例如有限電源測(cè)試），或沒(méi)有滿足所有的結(jié)構(gòu)要求。UL認(rèn)可的電池的一個(gè)例子是安裝在設(shè)備中、用戶不可更換的收縮包裝式（shrink-wrapped）電池。

 

 

歐盟和一些國(guó)家已經(jīng)接受IEC62133作為在其國(guó)內(nèi)所用電池的要求。IEC62133是一個(gè)更簡(jiǎn)單的規(guī)范。它接受UN38.3測(cè)試作為可接受的認(rèn)證方法。表3列出了IEC 62133實(shí)施的電池測(cè)試。

 

表3，IEC 62133測(cè)試

 

如表所示，IEC 62133的測(cè)試內(nèi)容是UL2054的一半，且因?yàn)椴恍枰姵鼐哂袉我还收?，所以更容易通過(guò)。

 

 

有幾個(gè)國(guó)家在準(zhǔn)許運(yùn)往其國(guó)內(nèi)電池的問(wèn)題上，不接受UL2054或IEC62133認(rèn)證——它們有自己的標(biāo)準(zhǔn)。印度需要根據(jù)IS16046規(guī)范在其國(guó)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，該法規(guī)與IEC 62133相似。但是他們不認(rèn)為滿足了IEC62133法規(guī)就萬(wàn)事大吉。電池需要獲得BIS（印度標(biāo)準(zhǔn)局）認(rèn)證。通過(guò)BIS流程極其棘手，特別是在印度尋找電池測(cè)試實(shí)驗(yàn)室并協(xié)調(diào)完成測(cè)試時(shí)。獲得認(rèn)證需要六個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間。電池制造商最好與第三方實(shí)驗(yàn)室或與物流協(xié)調(diào)以獲得BIS認(rèn)證。

 

俄羅斯的GOST認(rèn)證更容易獲得。它不需要在俄羅斯國(guó)內(nèi)測(cè)試。符合IEC62133標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)足以從俄羅斯獲得證書，獲得證書時(shí)間約為1個(gè)月。

 

韓國(guó)需要在其國(guó)內(nèi)測(cè)試才能獲得KC認(rèn)證。該測(cè)試基于IEC 62133標(biāo)準(zhǔn)，需要大約三個(gè)月的時(shí)間才能獲得認(rèn)證。

 

要想獲得泰國(guó)的TISI（泰國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）認(rèn)證，是另一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。它需要基于TIS 2217-2548規(guī)范在其國(guó)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，這個(gè)規(guī)范也類似于IEC62133。整個(gè)過(guò)程可能需要六個(gè)多月時(shí)間。TISI還需要到工廠進(jìn)行檢查。

 

日本允許通過(guò)在其國(guó)內(nèi)的注冊(cè)進(jìn)行自行認(rèn)證。該測(cè)試基于的是“面向電器確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的部級(jí)條例修訂版（鋰離子二次電池）”。

 

中國(guó)大陸要求電池測(cè)試符合GB 31241-2014規(guī)范。這個(gè)規(guī)范與其它標(biāo)準(zhǔn)不同，因此在設(shè)計(jì)面向中國(guó)大陸的電池產(chǎn)品時(shí)需要仔細(xì)評(píng)估該規(guī)范。

 

中國(guó)臺(tái)灣也要求由BSMI（臺(tái)灣標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)局）認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室對(duì)進(jìn)入該地區(qū)的電池產(chǎn)品進(jìn)行符合其標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。

 

 

大多數(shù)這些認(rèn)證需要在標(biāo)簽上采用特定的標(biāo)記。如果要求的話，表4顯示了需要采用的標(biāo)記。

 

表4，監(jiān)管標(biāo)記清單

 

 

雖然電池法規(guī)初看起來(lái)似乎很復(fù)雜，但通過(guò)問(wèn)自己“電池?cái)M用在哪里和用在哪個(gè)國(guó)家？”這個(gè)問(wèn)題便可以簡(jiǎn)化局面。掌握了這點(diǎn)，就可以確定該遵循哪些法規(guī)。各法規(guī)大同小異，但它們都會(huì)嘗試測(cè)試電池未被正確使用時(shí)的電池安全性。Inventus Power公司與各代理機(jī)構(gòu)都保持良好關(guān)系，可確保客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合要求并通過(guò)測(cè)試，并確保其能及時(shí)拿到認(rèn)證。

 

本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。