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UL2054標準UL2054安全標準(鋰電池)前言本標準含有覆蓋UL規定的大類的產品的基本要求。這些要求基於合理的工程原理，研究和試驗結論以及現場經驗，並且參考了製造商、用戶、檢查機構和其他一些有專業經驗的機構或人士的意見。A.遵守本標準的要求是製造商在製造產品時應具備的一個基本條件。B.產品僅能書面滿足本標準條文規定不足以斷定滿足本標準，比如：當檢測和試驗時，發現其他特徵不滿足本標準安全水準的要求。C.產品採用的材料或結構與本標準技術要求不符的不能認為符合本標準。如果該產品採用的材料或由採用不同於本標準所列的結構形成；但性能可以符合標準要求的，有可能斷定符合本標準。D.UL在執行客戶的安全測試要求時，並不承諾為客戶的產品負責，UL只是依據當前水準考慮到的一些實際安全限制及要求為產品提供一個專業的判斷。UL對產品造成的危害不承擔義務。E.許多本標準的測試由於其固有的危險性，必須有足夠的人身及財產安全防護措施。簡介1.領域1.1這些要求針對二次（可重複充電）電池。這些電池包含單芯、兩個或兩個以上多芯串/並聯結構的電池組。1.2這些要求目的是降低鋰電池在用於產品時著火或爆炸的危險。這些電池能否接受並依賴於他們能否滿足所應用的完整產品應符合的要求.1.3這些要求為了組裝電池供一般的用戶使用,這些要求不適用於那些按產品的標準中的要求的設計為使用連接電池和產品成最終成品的電池的連接,比如合適的電子工具標準UL745.1.4這些要求也傾向於降低用戶更換的Li電池因著火或爆炸而對人身造成的危害。1.5這些要求涵概了容量達到10AMH的電芯,,由這些電芯組裝而成的電池組.1.6本要求不包括食入鋰電池及其組成物造成的有毒危害,也不包括當電池被切開時對人造成的傷害情況。1.7這些電池包括的金屬Li或Li合金，或Li離子也要達到UL1642標準對於LI電池的要求.1.8產品的某些特徵、特性或零部件、材料或整個系統與本標準要求的有所不同時，只要包含著火、電擊、對人可能造成傷害的應採用適當的附加零部件和終端產品要求進行評估，以保證可接受的安全水準。2.概述2.1測量總論2.1.1如果一個測量值後面括弧裏有另一個值時，第二個值可能僅是大概值，第一個值是要求的數值。2.2術語Lithiumbattery(ies)和batter(ies)均包含用戶可更換的和技師可更換的鋰電池。3.總論3.1本標準對一些術語的定義3.2Battery-（1）單芯或（2）一組電芯串/並聯。3.3Battery，Secondary-能夠放電和充電許多次的電池。3.4Cell-單個含有正、負極的電化學電芯。3.5Component,current-limity任何零件在不正常條件下所採用的限流措施，限制電流的零件包括電阻、保險絲或熱切斷部件。3.6Current,Abnormalcharged對一次性電芯或電池按錯誤的操作條件充電。3.7COMPONENT,TEMPERATURE-LIMITING–在非正常條件下,任何元件都須受到溫度的限制,溫度限制元件包括溫度保護器和溫度保險絲.3.8Discharged,Forced將電池同外部電源串聯強制性放電，目的使電池最終成反極性狀態。3.9Discharged,Fully當連接一個100Ω電阻而且短路電流減小至小於1mA,電池閉環回路電壓低於0.2V即認為電池完全放電。3.15Material,Toxic-在sax工業材料危險性能參考手冊中標稱的有毒工業產品。3.10EXPLOSION–當電芯或電池零件被強制性打開並且電芯或電池殼體破損或劈成兩半或更多的情形.3.11Venting-電池或電芯的電解液以液態、滴狀或蒸汽從所設計的閥或密封機構中洩漏。3.12PROTECTIVEDEVICES–如FUSE,二極體和限流器能夠防止漏電流,在電路中將放電電流限制在一個流向上放電或限流.3.13RATEDCAPACITY–將一個電芯或電池接在由廠商定制細則的負載,溫度保險絲和電源保險絲的電路中測得的容量,單位AMH.3.14C5AMPRATE–將一個電芯或電池放電5小時,讓其電壓降到廠商標稱的截止點時測得的電流,單位A.3.15SHORTCIRCUIT–將電芯或電池的正負極以接近零電阻的通路短接放電.結構/組成4.總論4.1殼體4.1.1鋰電池殼體應有足夠的強度和剛度足以抵抗所濫加的壓力，而不致引起著火。用戶可替換的鋰電池應有足夠的強度而不致於傷到人。4.1.2電池的外殼必須足夠堅硬而不容易被折彎,一些機械工具的使用必須減小其機械力量要求來打開外殼.除了:1.這些要求不適用於電極含量小於0.04g電芯或電池.2.對於比較大的電芯或電池,它會反復彎曲或者折彎後不會導致在Section5中定義的漏液現象,或者加熱溫度超過了60°C(140°F)而導致彎曲,那麼這裏的要求對其都不適用,4.2電解質4.2.1用戶可更換的電池不應含有壓力蒸氣或噴出傷害眼睛的有毒蒸氣和液體,或電池殼體在正常實驗室條件下23 2°C(73 3.6°F)受衝擊時漏出的有毒液體。性能5.總論5.1電池應當按9-15節要求測試，其中12節（強制放電試驗）僅適用於電芯用於多電芯的場合，如電池組.環境場所測試,見18-21(包括粉碎試驗,壓縮試驗,澆鑄解壓試驗，高度摸擬試驗),這些只針對有塑膠外殼包裝的電池.5.2在這個標準中大部分的測試電芯和電池必須不會爆炸或著火.在衝擊測試中,見16節,在加速度測試中,見17節,250lb.粉碎測試,見19節,塑膠解壓測試,見20節,高度模擬測試,見21節,溫度迴圈測試,見25節,被測試的樣品必須不會發生漏液.對這些測試電池洩漏應符合表5.1損失標準：表5.1漏液或洩漏品質損失標準電芯或電池的品質最大品質損失不超過1g0.5％1～5g0.2％＞5g0.1％5.3當一個電芯或電池達不到標準中對於使用合格的測試要求的話,那麼必須特別注意使用這些電芯或電池了.5.4可靠的最終產品設備要求電池的輸出電壓是受限制的.受限電壓源的測試,見13節,其用以確定所申請的電芯或電池是否適用.6.樣品6.1新的二次電芯或電池按9-25節要求測試，測試樣品數量見表6.1。當一組具有不同尺寸的電芯或電池，他們採用近似的電化學原理製造，可以選取一個代表尺寸進行測試。表6.1一次電池測試用數量TestSection所需新電池數ElectricalTests電氣測試短路測試9室溫下測試5在60°C下測試5不正常充電105強制過充115強制過放125受限制電壓133MechanicalTests機械測試壓縮145衝擊155加速度165振動175BatteryEnclosureTests電池外部測試用250lb力擠壓193澆鑄解壓試驗203高度衝擊213FireExposureTests臨近火源測試燃燒試驗225噴射235EnvironmentalTests環境測試加熱245熱迴圈2556.2所有的測試電池都必須在滿充狀態下進行,除非做不正常充電和強制過放測試.7.重要的試驗注意事項7.1某些鋰電池在按10-19節測試時可能爆炸，個人須防護好以免飛出碎片、爆破力突然釋放的熱量以及爆炸噪音產生危害。試驗區域應通風良好。7.2在按9、11、14.15節部分測試時，電池殼體溫度應當檢測在電池外表面溫度超過90℃時，所有參與測試人員均不能接觸其外表面。7.3為安全起見，22節燃燒（烘烤）試驗時，23節拋射試驗應當在單獨與觀察者隔離的空間進行。8.溫度測量8.1熱電偶絲面積≤0.21mm2，≥0.05mm2，並配合熱電勢測量設備8.2測量時熱電偶應緊貼電池殼體表面電性能試驗9.短路試驗9.1每個測試電池樣品正、負極採用阻值＜0.1Ω的Cu線短接，電池放電直至起火或爆炸，或直至電池完全放電，殼體溫度重新降至室溫停止。9.2試驗在室溫和60±2℃進行，電池在室溫或60±2℃達到與環境平衡穩定後再短接。9.3除非製造商指明是串聯或並聯，電池應單獨測試。對於串聯或並聯應用，另外五套電池需進行測試，採用電池的最大數目根據所用串/並聯數目定。9.4當電池中有過流或熱保護裝置時且已經過UL認證的，需將電池在保護裝置未打開的最大負載情況下測試，沒有認證過的保護性裝置則須將之短接。9.5樣品應不起火、不爆炸，外殼或電池殼體溫度不超過150℃。10.非正常充電測試10.1將電池按製造商提供的容量放掉後進行測試10.2每個電池樣品遭受的充電電流為3倍的製造商普通指定的充電電流，將電池連接於一直流電源上。特殊充電電流的獲得是通過串聯一特殊尺寸和規格的電阻後獲得的。試驗時間通過下式計算：tc=2.5C/3Ictc—充電時間（h）；C—容量（Ah）；Ic—製造商一般指定的充電電流（A）最小測試時間應為48h，這並不要求初始充電電流維持48h。10.3當電池經過認證的過流或熱保護裝置時，電池按最大負載而不引起保護裝置起作用的條件測試。未經過認證的保護裝置則應將起短接後試驗。10.4樣品應不起火不爆炸11.強制過充測試11.1用於測試的樣品電池以10*C5的恒定電流充電,每個電池或電芯都要貼上熱偶合元件然後充電直到電池或電芯爆炸,漏液,或外殼表面的溫度恢復到環境溫度或者達到穩定的狀態.11.2在測試中,起反應的過流和熱保護裝置必須要經過安規認證，沒有經過認可的保護裝置則應將其短路。11.3樣品應不起火、不爆炸.12強制放電試驗12.1本測試適用於多電芯組合應用的場合，比如電池組。12.2一個完全放電的電芯被強制性串聯同型號的新電芯，串聯的新電芯數目=串聯應用的最大數目-1。5個電芯在室溫完全放電後測試。12.3當完全放電的電芯與特定數目的新電芯串接好後，形成的電池組進行短路測試。12.4正、負極端子連接到阻值小於0.1Ω的Cu線上，電池放電直至起火或爆炸，或者直至電池殼體溫度回落至接近室溫時試驗終止。12.5樣品應不起火、不爆炸13受限制電壓測試13.1由改變負載阻抗使得電路從開路狀態為短路狀態來確定電芯或電池的最大輸出容量PMAX,,過流或熱保護裝置須置為不可用或旁路狀態.13.2此測試中用到3個樣品電池必須在過流保護和熱保護的裝置下將其充電到滿充狀態,電池用20AWG長的鎳鉻合金線接在等效電阻的負載上得到PMAX=13.1.在測試中用到的粗棉布的兩面要包裹在鎳鉻合金線上,然後監控電池兩端和粗棉布之間在電路穩定狀態下的電壓和電流60秒的時間.13.3若已經有經過安標認證的過流和熱保護裝置在測試中起反應，測試應在不引起保護裝置起作用的最大負載下進行,沒有經過認可的保護裝置則應短路。13.4電池或電芯必須符合以下的要求:60秒後的最大輸出電流必須小於8.0amp在60秒的那個時刻測得的輸出電壓必須小於5倍開路電壓粗棉布應不會被燒毀機械測試14.壓縮測試(CrushTest)14.1電池兩個平的表面之間進行壓縮，壓縮力通過一個直徑為32mm的液壓活塞施加,壓縮持續進行直至壓力達到17.2Mpa，施加的壓力為13KN，當達到最大壓力後泄壓。14.2一個圓柱型或方型電池受壓時其長軸線平行於液壓裝置的平面。方形電池還應沿長軸方向轉90℃，目的使寬側及窄側均承受壓縮，每個樣品電池僅承受1個方向的壓縮力，每個測試採用獨立的電池。14.3鈕扣電池在平面方向施壓。14.4樣品不起火、不爆炸。15.衝擊試驗(Impact)15.1測試樣品電池放在平面上，將一直徑15.8mm的棒橫放在樣品中心表面上，讓重量9.1 0.46kg的重物從610 25mm高度落到試樣上(見圖15.1)。15.2圓柱形或方形電池受衝擊時，其長軸應平行於平面並且與放在試樣中心的15.8直徑的棒的曲面垂直。方形電池應沿長軸方向轉90度，以使寬側和窄側均承受衝擊。每個樣品電池只承受一個方向的衝擊，每個測試都採用獨立試樣。15.3鈕扣電池平面平行於平面，15.8mm的棒的曲面位於其中心。15.4樣品應不起火、不爆炸。16.ShockTest（加速度測試）16.1電芯放在固定夾具上，每個面均應固定。每個電芯均應承受3個同等大小的加速，每個電芯沿三個相互垂直的方向