Was sind die gemeinsamen Sicherheitsstandards für Lithium-Ionen-Batterien?

Die Lithium-Ionen-Batterieindustrie blickt auf eine lange Geschichte der Entwicklung von Standards zurück, die eine Fülle von Informationen über die Leistung und Sicherheit der Batterien liefern. Lithium-Ionen-Batterien enthalten Lithium und Sauerstoff und müssen bei niedrigen Temperaturen (-40 °C bis -60 °C) gelagert werden, um zu verhindern, dass sie beim Laden oder Entladen explodieren oder Feuer fangen.

Es ist zu beachten, dass die Sicherheitsstandards je nach Region, Organisation und Anwendung unterschiedlich sein können. Es ist wichtig, die relevanten Normen und Vorschriften zu konsultieren, die für Ihren Standort und den beabsichtigten Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien spezifisch sind.

Zu den gängigen Sicherheitsstandards für Lithium-Ionen-Batterien gehören:

IEC 62133

Diese Norm wird von der International Electrotechnical Commission (IEC) herausgegeben und konzentriert sich auf die Sicherheitsanforderungen für tragbare versiegelte sekundäre Lithiumzellen und -batterien. Es deckt Aspekte wie elektrische, thermische, mechanische und Umweltsicherheit ab.

Die IEC empfiehlt, dass alle Trockenschüttgutbehälter, die Li-Ion-Zellen enthalten, aus nicht brennbaren Materialien hergestellt sein müssen; muss über eine ausreichende Wärmedämmung verfügen; müssen mit geeigneten Feuertrennsystemen ausgestattet sein; muss mit einer Möglichkeit zur Überwachung des Drucks im Behälter ausgestattet sein; und muss über eine Möglichkeit verfügen, bei Bedarf intern erzeugten Rauch oder Dämpfe abzuleiten.

UL 1642

Der Underwriters Laboratories (UL) Standard 1642 befasst sich mit den Sicherheitsanforderungen für Lithiumbatterien. Es umfasst Tests auf körperliche Misshandlung, elektrischen Missbrauch und Umweltexposition.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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UN/DOT 38.3

Das Prüf- und Kriterienhandbuch der Vereinten Nationen (UN), Abschnitt 38.3, beschreibt die Kriterien für den sicheren Transport von Lithiumbatterien. Es umfasst Tests zur Höhensimulation, Temperaturwechsel, Vibration, Schock und mehr.

UN 3090 und UN 3480

Hierbei handelt es sich um spezifische UN-Transportklassifizierungen für Lithium-Ionen- bzw. Lithium-Metall-Batterien. Sie bieten Richtlinien für die Verpackung, Kennzeichnung und Handhabung von Batterien während des Transports.

ISO 12405

Diese Norm der Internationalen Organisation für Normung (ISO) befasst sich mit den Sicherheitsaspekten von Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Es umfasst elektrische Sicherheit, Wärmemanagement, Missbrauchstests und mehr.

IEEE 1625

Dieser Standard des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) konzentriert sich auf Sicherheitsanforderungen für tragbare Computergeräte, die Lithium-Ionen-Batterien verwenden. Es umfasst Kriterien für die Zellenauswahl, Ladeschaltungen, Batterieschutz und mehr.

IATA-Gefahrgutvorschriften (DGR)

Die DGR der International Air Transport Association (IATA) stellt Richtlinien für den Transport von Lithiumbatterien auf dem Luftweg bereit. Es umfasst Verpackung, Etikettierung, Dokumentation und Handhabungsverfahren, um einen sicheren Transport zu gewährleisten.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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CSA C22.2 Nr. 60950-1

Diese kanadische Norm beschreibt die Sicherheitsanforderungen für Geräte der Informationstechnologie, einschließlich Geräte, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden. Es behandelt elektrische Sicherheit, Isolierung, thermische Aspekte und mehr.

Testmethoden für Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter in Elektrofahrzeugen, tragbaren Elektronikgeräten und Speichersystemen für erneuerbare Energien. Das Testen von Lithium-Ionen-Batterien ist von entscheidender Bedeutung, um deren Sicherheit, Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Hier sind einige häufig verwendete Testmethoden für Lithium-Ionen-Batterien:

Kapazitätstest

Bei der Kapazitätsprüfung wird ermittelt, wie viel Ladung eine Batterie speichern und abgeben kann. Dabei wird der Akku vollständig aufgeladen und dann mit kontrollierter Geschwindigkeit entladen, während die abgegebene Kapazität gemessen wird. Dieser Test hilft bei der Beurteilung der Energiespeicherfähigkeit der Batterie.

Lebensdauertests

Bei der Zyklenlebensdauerprüfung wird die Leistung einer Batterie über mehrere Lade- und Entladezyklen hinweg bewertet. Der Akku wird wiederholten Lade- und Entladezyklen unterzogen, bis er ein bestimmtes End-of-Life-Kriterium erreicht, beispielsweise einen bestimmten Kapazitätsverlust oder einen Anstieg des Innenwiderstands. Dieser Test bewertet die Langlebigkeit und die Verschlechterungsrate der Batterie.

Rate-Fähigkeitstest

Beim Testen der Ladefähigkeit wird die Fähigkeit der Batterie gemessen, bei unterschiedlichen Entladeraten Strom zu liefern. Die Batterie wird mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von niedrig bis hoch entladen, um ihre Leistung unter verschiedenen Lastbedingungen zu bestimmen. Dieser Test hilft bei der Bewertung der Leistungsabgabe und Spannungsstabilität der Batterie.

Kalender-Alterungstests

Kalenderalterungstests simulieren die natürliche Alterung einer Batterie im Laufe der Zeit. Die Batterie wird unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen gelagert, regelmäßig zum Testen entnommen und ihre Leistungsparameter werden gemessen. Dieser Test bewertet die Langzeitstabilität und Alterungseigenschaften der Batterie.

Sicherheitsprüfung

Sicherheitstests sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass Lithium-Ionen-Batterien keine Gefahren wie thermisches Durchgehen, Explosion oder Feuer darstellen. Zu den verschiedenen Sicherheitstests gehören Überladungs-, Tiefentladungs-, Kurzschluss-, Quetsch- und Durchstoßtests. Diese Tests bewerten die Fähigkeit der Batterie, Missbrauchsbedingungen standzuhalten, und bestimmen die Wirksamkeit von Sicherheitsmechanismen.

Umwelttests

Umwelttests bewerten die Leistung und Zuverlässigkeit der Batterie unter extremen Umgebungsbedingungen. Dazu gehören Tests wie Temperaturwechsel, Feuchtigkeitseinwirkung, Vibration und mechanischer Schock. Diese Tests helfen dabei, die Stabilität und Haltbarkeit der Batterie unter realen Betriebsbedingungen zu bewerten.

Impedanzspektroskopie

Impedanzspektroskopie ist eine Technik zur Messung der elektrochemischen Impedanz einer Batterie bei verschiedenen Frequenzen. Durch die Analyse der Impedanzreaktion liefert diese Methode Einblicke in die internen elektrochemischen Prozesse der Batterie, einschließlich Ionendiffusion, Ladungsübertragung und andere Phänomene. Es ist nützlich, um eine Verschlechterung zu erkennen und die Leistungsmerkmale der Batterie zu analysieren.

Standardgrößen für Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Batterien gibt es in verschiedenen Standardgrößen und Formfaktoren. Hier sind einige der gängigsten Lithium-Ionen-Batteriegrößen:

18650

Dies ist eine der beliebtesten Lithium-Ionen-Batteriegrößen. Es hat einen Durchmesser von ca. 18 mm und eine Länge von 65 mm. 18650-Batterien werden häufig in Laptops, Elektrowerkzeugen, E-Zigaretten und Elektrofahrzeugen verwendet.

21700

Dabei handelt es sich um einen größeren Lithium-Ionen-Akku mit einem Durchmesser von ca. 21 mm und einer Länge von ca. 70 mm. 21700-Batterien bieten im Vergleich zu 18650-Batterien eine höhere Kapazität und Leistung und eignen sich daher für Elektrofahrzeuge, Energiespeichersysteme und Hochleistungstaschenlampen.

26650

Der 26650 ist ein weiterer größerer Lithium-Ionen-Akku mit einem Durchmesser von etwa 26 mm und einer Länge von 65 mm. Diese Batterien sind für ihre höhere Kapazität bekannt und werden häufig in Elektrofahrzeugen, Solarenergiespeichern und Elektrowerkzeugen verwendet.

14500

Diese Lithium-Ionen-Akkugröße wird häufig in kleineren Geräten wie Taschenlampen und einigen elektronischen Geräten verwendet. Es hat einen Durchmesser von ca. 14 mm und eine Länge von 50 mm.

16340

Diese Lithium-Ionen-Batteriegröße, auch CR123A genannt, wird häufig in Kameras, Taschenlampen und Sicherheitssystemen verwendet. Es hat einen Durchmesser von ca. 16 mm und eine Länge von 34 mm.

38120

Hierbei handelt es sich um eine großformatige Lithium-Ionen-Batterie, die häufig in Elektrofahrzeugen, Solarstromanlagen und industriellen Anwendungen eingesetzt wird. Es hat einen Durchmesser von ca. 38 mm und eine Länge von 120 mm.

Obwohl diese Größen weit verbreitet sind, sind möglicherweise auch andere, nicht standardmäßige Größen für bestimmte Anwendungen oder Nischenprodukte erhältlich. Es ist immer wichtig, die spezifischen Anforderungen des von Ihnen verwendeten Geräts oder der Anwendung zu prüfen, um die Kompatibilität mit der entsprechenden Lithium-Ionen-Akkugröße sicherzustellen.

UL-Standard für lithium-ionen-akkus

UL (Underwriters Laboratories) ist ein unabhängiges, weltweit tätiges Sicherheitswissenschaftsunternehmen, das Zertifizierungs- und Testdienstleistungen für eine breite Palette von Produkten anbietet. UL entwickelt Sicherheitsstandards für verschiedene Branchen, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Informationen, die ich bereitstellen kann, auf meinem Wissensstand im September 2021 basieren und seitdem möglicherweise Aktualisierungen oder neue Standards eingeführt wurden. Ich empfehle, die UL-Website zu besuchen oder sich direkt an UL zu wenden, um die aktuellsten Informationen zu erhalten.

UL hat mehrere Standards für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, darunter:

UL 1642

„Standard für Lithiumbatterien.“ Diese Norm deckt die Sicherheitsanforderungen für Lithiumbatterien ab, die in verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Der Schwerpunkt liegt auf der Sicherheit der Batteriezellen selbst, einschließlich ihrer Konstruktion, elektrischen Eigenschaften und Leistung.

UL 2054

„Standard für Haushalts- und Gewerbebatterien.“ Während dieser Standard ein breiteres Spektrum an Batterietechnologien abdeckt, enthält er spezifische Anforderungen für Lithium-Ionen-Batterien. Es befasst sich mit Sicherheitsaspekten für Batterien, die in Verbraucherprodukten wie tragbaren Elektronikgeräten, Elektrowerkzeugen und medizinischen Geräten verwendet werden.

UL 1973

„Standard für Batterien zur Verwendung in Light Electric Rail (LER)-Anwendungen und stationären Anwendungen.“ Diese Norm konzentriert sich auf Batterien, die in LER-Systemen (Light Electric Rail) verwendet werden, sowie auf stationäre Anwendungen wie Energiespeichersysteme. Es enthält Anforderungen an Batteriedesign, Konstruktion, elektrische Leistung und Sicherheitsfunktionen.

Dies sind einige der bemerkenswerten UL-Standards für Lithium-Ionen-Batterien. Abhängig von der spezifischen Anwendung oder Branche können jedoch andere relevante UL-Standards oder branchenspezifische Standards gelten. Es ist wichtig, die entsprechenden Standards zu konsultieren und mit einem anerkannten Prüflabor zusammenzuarbeiten, um die Konformität und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterieprodukten sicherzustellen.