UL1642  UL2054锂电池标准

∙ UL 1642  UL 2054锂电池标准

UL2054标准

UL2054安全标准 (锂电池)

前　　 言:

 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。

简　　 介:

1.领域:

1.1 这些要求针对二次（可重复充电）电池。这些电池包含单芯、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.

  1.3 这些要求为了组装电池供一般的用户使用,这些要求不适用于那些按产品的标准中的要求的设计为使用连接电池和产品成最终成品的电池的连接,比如合适的电子工具标准UL745.

 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 这些要求涵概了容量达到10AMH的电芯,,由这些电芯组装而成的电池组.

1.6 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。

1.7这些电池包括的金属Li或Li合金，或Li离子也要达到UL 1642标准对于LI电池的要求.

 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: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，Secondary-能够放电和充电许多次的电池。

 3.4 Cell-单个含有正、负极的电化学电芯。

  3.5 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。 

3.6 Current, Abnormal charged对一次性电芯或电池按错误的操作条件充电。 

3.7 COMPONENT, TEMPERATURE-LIMITING –在非正常条件下,任何组件都须受到温度的限制,温度限制组件包括温度保护器和温度保险丝.

3.8 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。

 3.9 Discharged, Fully当连接一个100Ω电阻而且短路电流减小至小于1mA,电池死循环回路电压低于0.2V即认为电池完全放电。 

3.10 EXPLOSION –当电芯或电池零件被强制性打开并且电芯或电池壳体破损或劈成两半或更多的情形.

 3.11 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。

3.12 PROTECTIVE DEVICES –如FUSE,二极管和限流器能够防止漏电流,在电路中将放电电流限制在一个流向上放电或限流.

3.13 RATED CAPACITY –将一个电芯或电池接在由厂商定制细则的负载,温度保险丝和电源保险丝的电路中测得的容量,单位AMH.

3.14 C5 AMP RATE –将一个电芯或电池放电5小时,让其电压降到厂商标称的截止点时测得的电流,单位A.

3.15 SHORT CIRCUIT –将电芯或电池的正负极以接近零电阻的通路短接放电.

 结构/组成

 4. 总论

  4.1 壳体

      4.1.1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。

4.1.2电池的外壳必须足够坚硬而不容易被折弯,一些机械工具的使用必须减小其机械力量要求来打开外壳.

除了:

1. 这些要求不适用于电极含量小于0.04g电芯或电池.

2. 对于比较大的电芯或电池,它会反复弯曲或者折弯后不会导致在Section 5中定义的漏液现象,或者加热温度超过了60°C(140°F)而导致弯曲,那么这里的要求对其都不适用,

  4.2 电解质

      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±2°C(73±3.6°F)受冲击时漏出的有毒液体。

性 　　能

5. 总论:

5.1 电池应当按9-15节要求测试， 其中12节（强制放电试验）仅适用于电芯用于多电芯的场合，如电池组.环境场所测试,见18-21(包括粉碎试验, 压缩试验,浇铸解压试验，高度摸拟试验),这些只针对有塑料外壳包装的电池.

 5.2 在这个标准中大部分的测试电芯和电池必须不会爆炸或着火.在冲击测试中,见16节,在加速度测试中,见17节, 250lb.粉碎测试,见19节,塑料解压测试,见20节,高度模拟测试,见21节,温度循环测试,见25节,被测试的样品必须不会发生漏液.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 

5.3 当一个电芯或电池达不到标准中对于使用合格的测试要求的话,那么必须特别注意使用这些电芯或电池了.

5.4 可靠的最终产品设备要求电池的输出电压是受限制的.受限电压源的测试,见13节,其用以确定所申请的电芯或电池是否适用.

6. 样品:

6.1 新的二次电芯或电池按9-25节要求测试，测试样品数量见表6.1。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。 

                  　表6.1一次电池测试用数量

6.2 所有的测试电池都必须在满充状态下进行,除非做不正常充电和强制过放测试.

7. 重要的试验注意事项:

7.1 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。

　7.2 在按9、11、14. 15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。

  7.3 为安全起见，22节燃烧（烘烤）试验时，23节抛射试验应当在单独与观察者隔离的空间进行。

8. 温度测量:

8.1 热电偶丝面积≤0.21mm2，≥0.05mm2，并配合热电势测量设备

 8.2 测量时热电偶应紧贴电池壳体表面电性能试验

9.短路试验

 9.1 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。

  9.2 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。 

 9.3 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。

  9.4 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载情况下测试，没有认证过的保护性装置则须将之短接。

 9.5 样品应不起火、不爆炸，外壳或电池壳体温度不超过150℃。

10.非正常充电测试:

10.1 将电池按制造商提供的容量放掉后进行测试

  10.2 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=2.5C/3Ic

       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。

 10.3 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。

  10.4 样品应不起火不爆炸

11.强制过充测试:

11.1 用于测试的样品电池以10＊C5的恒定电流充电,每个电池或电芯都要贴上热偶合组件然后充电直到电池或电芯爆炸,漏液,或外壳表面的温度恢复到环境温度或者达到稳定的状态.

11.2 在测试中,起反应的过流和热保护装置必须要经过安规认证，没有经过认可的保护装置则应将其短路。

11.3样品应不起火、不爆炸.

12 强制放电试验:

 12.1 本测试适用于多电芯组合应用的场合，比如电池组。

  12.2 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。

  12.3 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。

  12.4 正、负极端子连接到阻值小于0.1Ω的Cu在线，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。

  12.5 样品应不起火、不爆炸

13 受限制电压测试:

  13.1由改变负载阻抗使得电路从开路状态为短路状态来确定电芯或电池的最大输出容量PMAX,,过流或热保护装置须置为不可用或旁路状态.

  13.2此测试中用到3个样品电池必须在过流保护和热保护的装置下将其充电到满充状态,电池用20AWG长的镍铬合金线接在等效电阻的负载上得到PMAX=13.1.在测试中用到的粗棉布的两面要包裹在镍铬合金在线,然后监控电池两端和粗棉布之间在电路稳定状态下的电压和电流60秒的时间.

  13.3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，测试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。

13.4电池或电芯必须符合以下的要求:

       60秒后的最大输出电流必须小于8.0 amp

       在60秒的那个时刻测得的输出电压必须小于5倍开路电压

       粗棉布应不会被烧毁

机械测试:

14. 压缩测试(Crush Test):

14.1 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。

    16.2 样品应不起火、不爆炸，另外样品不漏液,见5.2。

 17. 振动试验（Vibration Test）

        17.3 样品应不起火、不爆炸、不泄漏,见5.2。

外围测试:

18.总述:

18.1用以包装电池的外壳的设计必须达到普通简易的工具不能轻易打开,比如螺丝起子,外壳要用超声焊接,或者用其它等效的密封法.

18.2电池的外壳材料必须根据聚合材料的标准,见根据聚合材料的标准,分类为V-2或更低的燃烧等级.

例外情况:当材料符合外部燃烧时,如在聚合材料标准中规定的3/4 inch燃烧测试,见根据聚合材料的标准,则不要求将其划分为V-2或更低的燃烧等级.

18.3已经包装了外壳的电池必须进行19,20,21节描述的测试.

19.2 样品不爆炸,不起火,不漏液,见5.2.另外,电池外壳不会爆裂,电芯或任何保护装置不能穿孔或泄露

20 铸造压力释放测试

20.1 样品在完全对流循环的干燥室内以70°C(158°F)持续7小时.

20.2然后小心取出样品恢复到室温,观察样品表面必须无损坏,比如电池外壳没有破裂或电解质漏液现象.

20.3样品不爆炸,不起火,不漏液,见5.2.另外,电池外壳不会爆裂,电芯或任何保护装置不能穿孔或泄露.

燃烧测试

22. 燃烧颗粒测试:

22.1每个检测电池被摆放在每英寸(25.4mm)20孔的钢丝网上,钢丝0.017英寸粗。丝网置于距燃烧器1-1/2(38.1mm)英寸的距离上。 燃油和空气以提供明亮蓝色火焰的速度喷射，这样钢丝网烧变成明亮红色。1个粗石棉布面板置于与钢网中央垂直距离3英尺（0.91m）的位置见图22.1,22.2。粗石棉布片一码见方， 由四层每平方码0.4-0.6盎司重的粗石

棉布材料构成。试验样品被置于火星或燃烧颗粒能喷射到粗石棉布片中央的位置。在某些

情况下，它应被要求将实验样品圈在网内，然后点燃燃烧器，观察电池至其爆炸或被摧毁。 

  22.2 当电池进行22.1所描述的实验时，粗石棉布面扳不会点燃。

23 喷射实验

   23.1实验电池置于中间直径4英寸的孔并盖有盖板的平面桌上。 盖板由每英尺20孔的钢丝网构成或钢丝0.017英寸（0.43mm）。在试样周围安置一个每面2英尺宽（610mm）、1英尺高(305mm) 共8面的丝网屏风,见图23.1。金属网由直径0.010英寸(0.25mm)金属丝按每英寸16-18丝构成。样品放在金属网上，盖住桌中央的孔，然后进行加热直至爆炸或至其被摧毁。其中安全阀朝向平行于石棉布。 

23.2当进行23.1所述实验时，爆炸电池没有任何部分穿透网屏，没有部分或全部电池突出网屏。

环境测试:

24 加热测试

   24.1 样品在一自然对流或强制对流烘箱中加热，烘箱温度以5±2℃/min速度升温至150℃，并保持10min后停止。 

   24.2 样品应不起火、不爆炸

25 热循环测试

   25.1 电池放于测试室内并承受以下循环：

    a) 30min内升温至70±3℃，保温4h。

    b) 30min内降温至20±3℃，保温2h。

    c) 30min内升温至40±3℃，保温4h。

    d) 30min内降温至20±3℃。

    e) 重复上述循环9次。

     f) 10次循环后，电池放置7天待检。

  25.2 样品应不起火、不爆炸、不漏液,见5.2。

标　　识

26. 总论

  26.1 电池应标识制造商名字、商标名或商标和款式设定。

  26.2 如果制造商在多个工厂制造电池，每个电池包装应当有一个明确的标识以确认该电池是哪个工厂生产的。

  26.3与每个电池装配在一起的包括最小单元的电池包装壳,都应标识有以下或等效的表述：

  提醒性文字,如²Caution,² ²Warning,²或²Danger.²

        电池有着火、爆炸和燃烧的危险.

不要重新充电、拆卸、挤压、加热或焚烧等.

26.4 应包括厂商的充电细则说明

26.5 直径小于1.25英寸(32MM),厚度0.15英寸(3.8MM)的电芯或电池都应标识有以下或等效

的表述：“不要放入口中,如果吞咽,则应立即联系你的医生或当地中毒检测中心”

26.6 达到受限制电源要求的电池.见13.4,应包含”LPS”的标志.