ГОСТ Р МЭК 62281-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРВИЧНЫЕ И ВТОРИЧНЫЕ ЛИТИЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И БАТАРЕИ

Безопасность при транспортировании. Требования и методы испытаний

Primary and secondary lithium cells and batteries. Transport safety. Requirements and test methods

ОКС 29.220.10
         29.220.99
ОКПД2 27.20.1;
              27.20.23.130;
              27.20.23.140

Дата введения 2021-03-01

Предисловие

     

1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией производителей источников тока "РУСБАТ" (Ассоциация "РУСБАТ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4, и Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 044 "Аккумуляторы и батареи"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 августа 2020 г. N 505-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62281:2019* "Безопасность первичных и вторичных литиевых элементов и батарей при транспортировании" (IEC 62281:2019 "Safety of primary and secondary lithium cells and batteries during transport", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

           

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5)

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р МЭК 62281-2007

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Первичные литиевые элементы и батареи впервые использованы в 1970-х гг. в военных целях. В то время коммерческий интерес в этой области был небольшой и отсутствовали промышленные стандарты. Вследствие этого Комитет экспертов по перевозке опасных грузов Организации Объединенных Наций (ООН), хотя обычно ссылался на промышленные стандарты по требованиям и методам испытаний, представил в Руководстве по испытаниям и критериям отдельный подраздел в отношении транспортирования первичных литиевых элементов и батарей, касающийся испытаний на безопасность. Между тем коммерческий интерес к первичным и вторичным (перезаряжаемым) литиевым элементам и батареям возрос, и в настоящее время уже существуют несколько промышленных стандартов. Однако существующие стандарты МЭК многообразны, не полностью гармонизированы и не обязательно относятся непосредственно к транспортированию данных продуктов. Они не подходят для использования в качестве ссылочного источника в Типовых правилах ООН. В связи с этим для согласования требований и испытаний, касающихся перевозки, подготовлен настоящий стандарт.

Настоящий стандарт распространяется на первичные и вторичные (перезаряжаемые) литиевые элементы и батареи, содержащие литий в любой химической форме: с металлическим литием, литиевыми сплавами или литий-ионные. В первичных литиевых электрохимических системах в качестве отрицательного электрода используются металлический литий и литиевый сплав; в литий-ионных вторичных электрохимических системах - интеркалированные соединения (интеркалированный литий существует в ионной или квазиатомной форме в решетке материала электрода) в положительном и отрицательном электродах.

Настоящий стандарт применяется также к литий-полимерным элементам и батареям, которые рассматриваются либо как первичные литий-металлические элементы и батареи, либо как вторичные литий-ионные элементы и батареи, в зависимости от природы материала, используемого в отрицательном электроде.

Необходимо учитывать историю транспортирования первичных и вторичных литиевых элементов и батарей. Начиная с 1970-х гг. перевезено более 10 млрд первичных литиевых элементов и батарей, а с 1990-х гг. - более 1 млрд вторичных (перезаряжаемых) литиевых элементов и батарей, использующих литий-ионную систему. Так как число первичных и вторичных литиевых элементов и батарей, подлежащих транспортированию, увеличивается, в настоящий стандарт включены испытания безопасности упаковки, используемой для перевозки этих продуктов.

Настоящий стандарт распространяется на безопасность первичных и вторичных литиевых элементов и батарей при транспортировании, а также на безопасность используемой упаковки.

В Руководстве ООН по требованиям и испытаниям [12] проводится различие между элементами и батареями c анодами из металлического лития или его сплавов, с одной стороны, и литий-ионными и литий-полимерными элементами и батареями - с другой. При этом считается, что элементы и батареи, содержащие металлический литий и его сплавы, могут быть либо первичными (неперезаряжаемыми), либо перезаряжаемыми, но литий-ионные элементы и батареи всегда рассматриваются как перезаряжаемые (аккумуляторы). Однако методы испытаний, описанные в Руководстве ООН по требованиям и методам испытаний, одинаковы как для вторичных элементов и батарей с металлическим литием и его сплавами, так и для литий-ионных и литий-полимерных элементов и батарей. При их рассмотрении следует различать маленькие и большие батареи. Батареи, собранные из элементов (первичных или вторичных) c анодами из металлического лития или его сплавов, отличаются совокупным содержанием лития во всех анодах (измеряется в граммах), в то время как аккумуляторные батареи, собранные из литий-ионных или литий-полимерных аккумуляторов, - по своей "номинальной" энергии (измеряемой в ватт-часах).

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на первичные и вторичные (перезаряжаемые) литиевые элементы и батареи и устанавливает требования безопасности при их транспортировании и методы испытаний на стойкость к воздействию внешних факторов. Требования, установленные в настоящем стандарте, не применяются в тех случаях, когда в соответствующих правилах, перечисленных в 7.3, имеются специальные положения, предусматривающие исключения.

Примечание - Для систем литий-ионных тяговых аккумуляторных батарей, используемых в электрических транспортных средствах, могут быть применены дополнительные требования безопасности, установленные в стандартах на батареи конкретного типа.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

ИСО и МЭК ведут терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:

- электропедия МЭК доступна на http://www.electropedia.org/;

- платформа онлайн-просмотра ИСО доступна на http://www.iso.org/obp.

3.1 совокупное содержание лития (aggregate lithium content): Общее содержание лития в элементах батареи.

3.2 батарея (battery): Один или более постоянно электрически соединенный элемент, установленный в корпусе, с выводами, маркировкой и защитными устройствами и т.д., необходимыми для его использования.

Примечания

1 Данное определение отличается от определения, используемого в Руководстве ООН по требованиям и испытаниям [12]. Однако порядок проведения всех испытаний в настоящем стандарте соответствует Руководству ООН.

2 Элемент, используемый в оборудовании, которое обеспечивает функции корпуса, выводов, маркировки и защитных устройств и т.д., для целей настоящего стандарта считается батареей.

[МЭК 60050-482: 2004 [1], 482-01-04, определение термина изменено путем включения термина "электрически соединенный"]

3.3 батарейная сборка (battery assembly): Батарея, состоящая из двух батарей или более.

3.4 литиевый дисковый элемент или батарея; монетный элемент или батарея (button cell or battery; coin cell or battery): Маленький круглый элемент или батарея, содержащие неводный электролит, общая высота которого меньше диаметра.

Примечание - Номинальное напряжение литиевых батарей, как правило, превышает 2 В.

[МЭК 60050-482:2004, 482-02-40, модифицированный, термин "маленький круглый элемент или батарея" заменяет "элемент цилиндрической формы", добавлены словосочетание "содержащий неводный электролит" и термин "литиевый дисковый"]

3.5 элемент (cell): Простейшее производимое изделие, которое состоит из электродов, электролита, корпуса, выводов и, как правило, сепараторов, являющееся источником электрической энергии, которая получается путем непосредственного преобразования из химической энергии.

[МЭК 60050-482:2004, 482-01-01]

3.6 составляющий элемент (component cell): Элемент, входящий в состав батареи.

3.7 цикл (вторичного (перезаряжаемого) элемента или батареи) (cycle (of a secondary (rechargeable) cell or battery): Набор операций, который выполняется на вторичном (перезаряжаемом) элементе или батарее и регулярно повторяется в той же последовательности.

Примечание - Эти операции могут состоять из последовательности разряда, за которым следует заряд, или из заряда, за которым следует разряд при определенных условиях, включая возможные периоды без нагрузки.

[МЭК 60050-482:2004, 482-05-28, модифицированный, добавлено "вторичный (перезаряжаемый)"]

3.8 цилиндрический(ая) (элемент или батарея) [cylindrical (cell or battery)]: Круглый(ая) элемент или батарея, в которых общая высота равна или больше диаметра.

[МЭК 60050-482:2004, 482-02-39, модифицированный, слова "круглый(ая) элемент или батарея" заменяют первоначальный "элемент цилиндрической формы"]

3.9 глубина разряда; ГР (depth of discharge; DOD): Доля от нормированной емкости, отданная батареей и выраженная в процентах.

3.10 первый цикл (first cycle): Начальный цикл вторичного (перезаряжаемого) элемента или батареи после завершения всех процессов производства, формировки и контроля качества.

3.11 полностью заряженный (fully charged): Степень заряженности вторичного (перезаряжаемого) элемента или батареи, соответствующая ГР=0%.

3.12 полностью разряженный (fully discharged): Степень заряженности элемента или батареи, соответствующая ГР=100%.

3.13 большая батарея (large battery): Батарея с массой брутто более 12 кг.

3.14 большой элемент (large cell): Элемент с массой брутто более 500 г.

3.15 литиевый элемент [первичный или вторичный (перезаряжаемый)] [(lithium cell (primary or secondary (rechargeable)]: Элемент, содержащий неводный электролит и отрицательный электрод из лития или содержащий литий.

________________

Вторичный (перезаряжаемый) элемент в русском языке также называют аккумулятором (примечание разработчика стандарта).

Примечание - В зависимости от выбранных конструктивных особенностей литиевый элемент может быть первичным или вторичным (перезаряжаемым).

[МЭК 60050-482:2004, 482-01-06, изменен, добавлена область "первичный или вторичный (перезаряжаемый)"]

3.16 содержание лития (lithium content): Масса лития в отрицательном электроде из металлического лития или литиевого сплава в неразряженном или полностью заряженном состоянии элемента или батареи.

3.17 литий-ионный элемент или батарея (lithium ion cell or battery): Перезаряжаемый неводный элемент или батарея, в которых положительный и отрицательный электроды являются соединениями внедрения, не содержащими металлического лития ни в одном из электродов.

Примечания

1 Интеркалированный литий находится в ионной или квазиатомной форме в решетке материала электрода.

2 Литий-полимерные элементы или батареи, в которых используется описанная в настоящем стандарте литий-ионная химия, рассматриваются как литий-ионные элементы или батареи.

3.18 номинальная энергия (nominal energy): Величина энергии элемента или батареи, определенная при установленных условиях и заявленная изготовителем.

Примечания

1 Номинальную энергию рассчитывают путем умножения номинального напряжения на нормированную емкость.

2 Более соответствующим термином может быть "нормированная энергия".

3.19 номинальное напряжение (nominal voltage): Условная приблизительная величина напряжения, используемая для обозначения или идентификации элемента, батареи или электрохимической системы.

[МЭК 60050-482:2004, 482-03-31]

3.20 напряжение разомкнутой цепи; НРЦ (open-circuit voltage): Напряжение на выводах элемента или батареи при отсутствии тока во внешней цепи.

[МЭК 60050-482:2004, 482-03-32, модифицированный, "при отсутствии тока во внешней цепи" заменяет "когда ток разряда равен нулю"]

3.21 первичный (элемент или батарея) [primary (cell or battery)]: Элемент или батарея, которые не предназначены для электрической подзарядки.

[МЭК 60050-482:2004, 482-01-02, модифицированный, добавлено "или батарея"]

3.22 призматический (элемент или батарея) [prismatic (cell or battery)]: Элемент или батарея, имеющие прямоугольные стороны и основания.

[МЭК 60050-482:2004, 482-02-38, с изменениями, пропущено "имеет форму параллелепипеда"]

3.23 защитные устройства (protective devices): Устройства, такие как предохранители, диоды или другие электрические или электронные ограничители тока, предназначенные для прерывания электрического тока, блокирования протекания тока в одном направлении или ограничения тока в электрической цепи.

3.24 нормированная емкость (rated capacity): Значение емкости элемента или батареи, установленное при определенных условиях и заявленное изготовителем.

Примечание - Руководство и методология определения нормированной емкости приведены в [5]-[7].

[МЭК 60050-482:2004, 482-03-15, модифицированный, включено "элемента или батареи", добавлено - примечание]

3.25 вторичный (перезаряжаемый) элемент или батарея [secondary (rechargeable) cell or battery]: Элемент или батарея, которые сконструированы таким образом, что могут быть заряжены электрически.

[МЭК 60050-482:2004, 482-01-03, модифицированный, добавлено "перезаряжаемый" и "или батарея"]

3.26 маленькая батарея (small battery): Батарея с массой брутто не более 12 кг.

3.27 маленький элемент (small cell): Элемент с массой брутто не более 500 г.

3.28 тип (для элементов или батарей) [type (for cells or batteries)]: Элемент или батарея конкретной электрохимической системы и конструкции.

3.29 неразряженный (undischarged): Степень заряженности первичного элемента или батареи, соответствующая ГР=0%.

     4 Требования безопасности
     

     4.1 Общие положения

Литиевые элементы и батареи различают по химическому составу (электродам, электролиту) и по конструкции (набивная, спиральная, стопочная). Батареи изготавливают различных геометрических форм. При проектировании должны быть предусмотрены все возможные аспекты безопасности батарей с учетом конкретной литиевой системы, выходной мощности и конфигурации батареи.

Для всех батарей должны быть учтены следующие аспекты безопасности:

a) конструкция батареи должна быть такой, чтобы предотвратить аномальное повышение температуры выше критической, установленной изготовителем;

b) конструкцией батареи должен быть предусмотрен контроль за повышением температуры, например путем ограничения протекающего тока;

c) конструкция литиевых элементов и батарей должна быть такой, чтобы уменьшить чрезмерное внутреннее давление с целью предотвращения сильного повреждения в условиях их транспортирования;

d) конструкция батарей должна быть такой, чтобы предотвратить короткое замыкание при нормальных условиях их эксплуатации и транспортирования;

e) первичные батареи, содержащие элементы или последовательно соединенные элементы, соединенные параллельно, должны быть оборудованы необходимыми эффективными средствами для предотвращения опасного обратного тока (например, диодами, плавкими предохранителями и т.д.).

     4.2 План качества

У изготовителя должен быть внедрен документированный план качества (т.е. отчеты о качестве, отчеты о проверке, структура управления), определяющий порядок проверки материалов, компонентов, элементов и батарей в процессе производства, который следует применять ко всему процессу производства конкретного типа батареи. Изготовитель должен оценивать свои технологические возможности и внедрять необходимые механизмы контроля процессов, имеющих отношение к безопасности и надежности продукции.

     4.3 Упаковка

Литиевые элементы и батареи должны быть упакованы таким образом, чтобы исключить внешнее короткое замыкание при нормальных условиях их транспортирования.

Примечание - Дополнительные требования к упаковке опасных грузов приведены в [13], раздел 6.1. См. также требования, приведенные в 7.3.

     5 Испытание типа, выборка образцов и повторные испытания
     

     5.1 Испытание типа

Литий-металлические и литий-ионные элементы или батареи, которые отличаются от испытуемого типа изменением:

a) массы электродов или электролита более чем на 0,1 г или 20% в зависимости от того, что больше, - для первичных элементов и батарей;

b) номинального значения энергии, Вт·ч, более чем на 20% или увеличением номинального значения напряжения более чем на 20% - для перезаряжаемых батарей, или

c) которое может привести к отказу в любом из испытаний - для элементов или батарей, должны быть рассмотрены как другой тип и подлежат обязательным испытаниям.

Примечание - Изменения, которые рассматривают как отличие от испытуемого типа настолько, что это может привести к отказу в каком-либо из испытаний, могут включать, например:

1) изменение материала анода, катода, сепаратора или электролита;

2) смену защитных устройств, включая аппаратное и программное обеспечение;

3) изменение конструкции безопасности в элементах или батареях, таких как клапан сброса;

4) изменение числа составляющих элементов, и

5) изменение типа соединения составляющих элементов, и

6) изменение массы батарей, которое может отрицательно повлиять на результат испытания и привести к отказу, если необходимо провести испытание T-4 с максимальным ускорением менее 150 .

     5.2 Защита от перезаряда

Испытание Т-7 вторичных батарей, не оснащенных защитой от перезаряда и предназначенных для использования исключительно в батарейном блоке или в оборудовании, которое обеспечивает такую защиту, не является обязательным.

     5.3 Батарейные сборки

5.3.1 Общие положения

Как правило, испытание батарейных сборок, включая батарейные блоки, батарейные модули и другие узлы, которые могут быть собраны из батарей, проводят так же, как батареи.

5.3.2 Небольшие батарейные сборки

При испытании батарейных сборок, в которых суммарное содержание лития во всех анодах в состоянии полной заряженности составляет не более 500 г или в случае литий-ионной батареи с номинальной энергией не более 6200 Вт·ч, собранной из батарей, успешно прошедших все установленные испытания, одна батарейная сборка в полностью заряженном состоянии должна быть испытана по T-3, T-4 и T-5 и, для вторичной батарейной сборки, кроме того, по T-7.

Примечание - Термин "полностью заряженный" используется в [12] несмотря на то, что он применяется только к вторичным батарейным сборкам. Для первичных батарей соответствующим термином является "неразряженный".

5.3.3 Большие батарейные сборки

Батарейные сборки с суммарным содержанием лития более 500 г или литий-ионные батареи с номинальной энергией более 6200 Вт·ч не подвергают испытаниям, если они относятся к типу, который проверен как предотвращающий:

- перезаряд и

- короткие замыкания;

- переразряд элементов в батарее.

     5.4 Батареи, являющиеся неотъемлемой частью оборудования

Испытания элементов или батарей, являющихся неотъемлемой частью оборудования, для питания которого они предназначены, и транспортируемые исключительно в установленном в оборудование состоянии, могут быть проведены в соответствии с применимыми видами испытаний в установленном в оборудование состоянии.

     5.5 Выборка образцов

Испытание каждого отдельного типа батарей должно быть проведено с использованием образцов, отобранных методом случайной выборки. Число образцов для испытания типа для первичных батарей приведено в таблице 1; вторичных батарей - в таблице 2; упаковок первичных и вторичных батарей - в таблице 3.

Таблица 1 - Число испытуемых первичных батарей для испытаний типа

См. также B.2 приложения B.

Таблица 2 - Число испытуемых вторичных батарей для испытаний типа

См. также B.2 приложения B.

Таблица 3 - Число упаковок с первичными или вторичными элементами и батареями

     5.6 Повторные испытания

Если тип первичного или вторичного литиевого элемента или батареи не соответствует требованиям испытаний, то до проведения повторного испытания должен(ны) быть устранен(ы) выявленный(е) недостаток(ки), вызвавший(е) отказ.

     6 Методы испытаний и требования
     

     6.1 Общие положения

6.1.1 Указание по безопасности

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - При проведении испытаний применяют те процедуры, которые могут привести к травме, если не предпринять адекватные степени опасности меры защиты.

Испытания должны проводить исключительно квалифицированные и опытные специалисты, которые обеспечены защитой, адекватной степени опасности.

6.1.2 Температура окружающей среды

Если не указано иное, то испытания проводят при температуре окружающей среды (20±5)°С.

6.1.3 Допустимые отклонения

Общая погрешность контролируемых или измеряемых значений относительно заданных или фактических значений должна находиться в следующих пределах:

a) ±1% - для напряжения;

b) ±1% - для тока;

c) ±2°C - для температуры;

d) ±0,1% - для времени;

e) ±1% - для габаритных размеров;

f) ±1% - для емкости.

Данные пределы включают в себя результирующую погрешность измерительных приборов, погрешность используемых технологий измерения и другие источники погрешностей, возникающие в процессе испытаний.

6.1.4 Предварительный разряд и предварительное циклирование

Если перед началом испытаний требуется разрядить испытуемые образцы, то их разряжают до соответствующей глубины разряда на соответствующую резистивную нагрузку, которая используется для подтверждения нормированной емкости, или постоянным током, установленным изготовителем.

Если перед началом испытаний для испытуемых образцов вторичных (перезаряжаемых) испытуемых элементов или батарей требуется предварительное циклирование, то его проводят с использованием режимов заряда и разряда, указанных изготовителем для обеспечения оптимальных характеристик и безопасности.

     6.2 Критерии оценки результатов испытаний

6.2.1 Смещение

Считается, что во время испытания произошло смещение, если один или несколько испытуемых элементов или батарей, извлеченных из упаковки, не сохраняли свою первоначальную ориентацию или были подвергнуты такому воздействию, которое приводит к появлению вероятности возникновения внешнего короткого замыкания или раздавливания.

6.2.2 Деформация

Считается, что произошла деформация, если физические размеры испытуемого образца элемента или батареи изменились более чем на 10%.

6.2.3 Короткое замыкание

Считается, что во время испытания произошло короткое замыкание, если НРЦ элемента или батареи сразу после испытания составляет менее 90% значения НРЦ до испытания. Этот критерий не применяют для испытания элементов и батарей в полностью разряженном состоянии.

________________

Данный критерий не используют, если испытанию подвергают батарею, содержащую защитный элемент типа самовосстанавливающегося предохранителя ("полисвич", PTC) (примечание разработчика настоящего стандарта).

6.2.4 Чрезмерное повышение температуры

Считается, что во время испытания произошло чрезмерное повышение температуры, если температура внешнего корпуса элемента или батареи поднялась выше 170°С.

6.2.5 Утечка электролита

Считается, что во время испытания произошла утечка, если визуально можно наблюдать следы течи электролита или другого материала из испытуемого образца или имеются потери массы материала (за вычетом массы корпуса батареи, частей для установки или этикетки) испытуемого образца более предельных значений, указанных в таблице 4.

Потерю массы вычисляют по формуле

,                                                           (1)

где - масса образца перед испытанием;

- масса образца после проведения испытания.

Таблица 4 - Предельные значения потери массы

6.2.6 Сброс избыточного внутреннего давления

Считается, что во время испытания произошел сброс, если при чрезмерном увеличении внутреннего давления газа он выходит из элемента или батареи с помощью предназначенных для этой цели конструктивных элементов, обеспечивающих безопасность. Выходящий газ может включать захваченные материалы.

6.2.7 Возгорание

Считается, что во время испытания произошло возгорание, если из испытуемого элемента или батареи испускается пламя.

6.2.8 Разрыв корпуса

Считается, что во время испытания произошел разрыв, если корпус элемента или батареи механически разрушен, в результате чего произошли выход газа, утечка жидкости, но не принудительный выброс твердых материалов.

6.2.9 Взрыв

Считается, что во время испытания произошли взрыв, если корпус элемента или батареи имеет разрывы и твердые компоненты принудительно выброшены из любой части элемента или батареи.

     6.3 Сводка испытаний и требований

Таблица 5 содержит перечень испытаний и требований, предъявляемых для испытаний на транспортирование, неправильное использование и упаковку.

Таблица 5 - Сводка испытаний

     6.4 Испытания на стойкость к внешним воздействующим факторам при транспортировании

6.4.1 Испытание T-1: пониженное давление

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости батарей к пониженному давлению окружающей среды при транспортировании на воздушном транспорте.

b) Проведение испытания

Испытуемые образцы выдерживают не менее 6 ч при давлении окружающей среды не более 11,6 КПа и нормальной температуре окружающей среды.

c) Требования

Во время проведения испытания не должно быть утечки, сброса, короткого замыкания, разрыва, взрыва или возгорания.

6.4.2 Испытание T-2: температурное циклирование

a) Цель испытания

Это испытание оценивает сохранение герметичности элементов и батарей и внутренних электрических соединений. Испытание проводят с применением циклического изменения температуры.

b) Проведение испытания

Образцы выдерживают не менее 6 ч при температуре 72°С, затем не менее 6 ч при температуре минус 40°C. Максимальное время перехода образца на другую температуру должно составлять 30 мин. Каждый образец подвергают 10 циклам смены температур. По окончании циклирования образцы выдерживают не менее 24 ч при температуре окружающей среды (20±5)°С.

Для больших элементов и батарей продолжительность воздействия испытательных температур должна быть не менее 12 ч.

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, предварительно выдержавшие испытания на воздействие пониженного давления.

c) Требования

Во время проведения испытания не должно быть утечки, сброса, короткого замыкания, разрыва, взрыва или возгорания.

6.4.3 Испытание T-3: вибрация

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости батарей к вибрации при транспортировании.

b) Проведение испытания

Испытуемые образцы должны быть прочно закреплены на платформе испытательной вибрационной установки без их деформации таким образом, чтобы вибрация передавалась наиболее точно. Испытуемые образцы подвергают воздействию вибрационных нагрузок, значения которых приведены в таблице 6. Цикл повторяют 12 раз в течение 3 ч в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений. Одно из направлений должно быть перпендикулярно к поверхности испытуемых образцов с выводами.

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, предварительно выдержавшие испытания на воздействие температурного циклирования.

Таблица 6 - Значения вибрационных нагрузок

c) Критерии оценки результатов испытаний

Во время проведения испытания не должно быть утечки, нарушения герметичности, короткого замыкания, разрушения, взрыва и возгорания.

6.4.4 Испытание T-4: одиночный удар

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости батарей к механическим воздействиям при транспортировании.

b) Проведение испытания

Испытуемые образцы закрепляют на испытательной установке посредством жесткого крепления, фиксирующего все монтажные поверхности каждого испытуемого образца.

Каждый испытуемый образец подвергают полусинусоидальному удару с пиковым ускорением 150 и продолжительностью 6 мс. Большие батареи подвергают полусинусоидальному удару с пиковым ускорением 50 и продолжительностью 11 мс.

Каждую батарею из нескольких элементов подвергают полусинусоидальному удару с пиковым ускорением, зависящим от его массы. Продолжительность удара для маленьких батарей составляет 6 мс, для больших батарей - 11 мс. В таблице 7 приведены формулы для расчета значений соответствующих минимальных пиковых ускорений.

Каждый испытуемый образец подвергают трем ударам в каждом из трех взаимно перпендикулярных монтажных положений образца при общем числе ударов 18.

Таблица 7 - Сведения для проведения испытаний батарей на стойкость к одиночному удару

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, предварительно выдержавшие испытания на воздействие вибрации.

c) Требования

Во время проведения испытания не должно быть утечки, сброса, короткого замыкания, разрыва, взрыва или возгорания.

6.4.5 Испытание T-5: внешнее короткое замыкание

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости батарей к внешнему короткому замыканию.

b) Проведение испытания

Испытуемый образец нагревают в течение определенного периода времени для равномерной стабилизации температуры внешней поверхности корпуса до (57±4)°C. Время стабилизации устанавливают в зависимости от размеров и конструкции батареи и фиксируют в протоколе. Если предварительная оценка невозможна, то стабилизацию маленьких батарей выполняют не менее 6 ч, больших батарей - не менее 12 ч. Затем образец подвергают воздействию одного короткого замыкания при общем внешнем сопротивлении менее 0,1 Ом.

________________

В [12] термин "одно короткое замыкание" используется для того, чтобы указать, что каждый испытуемый образец подвергают только одному условию короткого замыкания. Если в соответствующей спецификации указано, что внутреннее сопротивление испытуемого образца составляет порядка 0,1 Ом, то рекомендуется меньшее общее внешнее сопротивление.

Воздействие короткого замыкания должно быть продолжено по крайней мере еще в течение 1 ч после того, как температура внешней поверхности корпуса образца возвратится к значению (57±4)°C или, при испытании больших многоэлементных батарей, снизится вдвое от максимального значения увеличения температуры, зафиксированного во время испытания, и в дальнейшем остается ниже данного значения.

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, предварительно выдержавшие испытания на воздействие одиночного удара.

c) Требования

Во время проведения испытания и в течение 6 ч после его завершения не должно быть чрезмерного повышения температуры, разрыва, взрыва или возгорания.

6.4.6 Испытание T-6: динамическое воздействие (удар/раздавливание)

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости батарей к динамическому воздействию (удару и раздавливанию), которые могут привести к внутреннему короткому замыканию.

b) Проведение испытания на стойкость к удару

Испытанию на стойкость к удару подвергают цилиндрические элементы диаметром не менее 18,0 мм.

Примечание - Диаметр в данном случае относится к параметру конструкции.

Пример - Диаметр элементов 18650 составляет 18,0 мм.

Испытуемый элемент или составляющий элемент батареи помещают на горизонтальную плоскую гладкую плиту. Стержень из нержавеющей стали (марки 316 или эквивалентной ей) диаметром (15,8±0,1) мм и длиной не менее 60 мм или наибольшего линейного размера образца в зависимости от того, что более, помещают по центру испытуемого образца. Груз массой (9,1±0,1) кг сбрасывают с высоты (61±2,5) см в место пересечения стержня и испытуемого образца, используя вертикальные направляющие дорожки или канал с минимальным сопротивлением по трению относительно массы падающего груза. Вертикальные направляющие или канал, применяемые для направления падающего груза, должны быть расположены под углом 90° относительно поверхности плиты.

Испытуемый образец должен быть продавлен по его продольной оси, параллельно плоской поверхности и перпендикулярно к продольной оси стержня из нержавеющей стали, лежащей поперек центра испытуемого образца (см. рисунок 1).

1 - плита; 2 - стержень из нержавеющей стали; 3 - испытуемый образец; 4 - груз; 5 - вертикальные направляющие/канал

Рисунок 1 - Схема установки для испытаний на стойкость к удару

Каждый образец подвергают испытанию только один раз.

За испытуемыми образцами следует вести наблюдение в течение 6 ч после окончания воздействия.

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, ранее не подвергавшиеся другим испытаниям.

c) Проведение испытания на стойкость к раздавливанию

Испытанию на стойкость к раздавливанию подвергают призматические, гибкие, дисковые и цилиндрические элементы диаметром не менее 18,0 мм.

________________

В настоящем стандарте применен термин "гибкий элемент" вместо термина "пакетный элемент", который использован в издании 2 МЭК 62281. Данный термин также применен вместо терминов "элемент с корпусом из ламинированной пленки" и "элемент с ламинированной пленкой".

Примечание - Диаметр в данном случае относится к параметру конструкции.

Пример - Диаметр элементов 18650 составляет 18,0 мм.

Элемент или составляющий элемент батареи помещают между двумя плоскими пластинами и сдавливают. Сдавливание выполняют равномерно со скоростью примерно 1,5 см/с начиная с первой точки контакта. Сдавливание продолжают выполнять до тех пор, пока не будет достигнуто одно из трех условий:

1) приложенная сила достигает (13±0,78) кН.

Пример - Усилие может быть приложено с помощью гидравлического цилиндра с поршнем диаметром 32 мм до тех пор, пока давление в гидравлическом цилиндре не достигнет 17 МПа;

2) напряжение образца падает по меньшей мере на 100 мВ;

3) образец деформирован на 50% или более от его первоначальной толщины.

При достижении одного из указанных выше условий сдавливание прекращают и давление сбрасывают.

К призматическому или гибкому элементу сдавливающее усилие прикладывают к стороне образца с самой большой площадью поверхности, к дисковому элементу - к обеим плоским поверхностям образца, к цилиндрическому элементу - перпендикулярно к продольной оси образца.

Каждый образец подвергают испытанию только один раз.

За испытуемыми образцами следует вести наблюдение в течение 6 ч после окончания воздействия.

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, ранее не подвергавшиеся другим испытаниям.

c) Требования

Во время проведения испытания и в течение 6 ч после его завершения не должно быть чрезмерного повышения температуры, взрыва или возгорания.

     6.5 Испытание на неправильное использование

6.5.1 Испытание T-7: перезаряд

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости вторичной (перезаряжаемой) батареи к условиям перезаряда.

b) Проведение испытания

Значение тока заряда должно быть в два раза более максимального значения продолжительного тока заряда, рекомендованного изготовителем. Минимальное значение испытательного напряжения должно быть следующим:

1) если значение напряжения заряда, рекомендованное изготовителем, не превышает 18 В, то значение испытательного напряжения должно быть равно наименьшему из двух значений: двукратного максимального напряжения заряда батареи или 22 В;

2) если значение напряжения заряда, рекомендованное изготовителем, превышает 18 В, то минимальное значение испытательного напряжения должно быть не менее чем в 1,2 раза более максимального значения напряжения заряда батареи.

Испытание проводят при нормальной температуре окружающей среды. Образец выдерживают в условиях заряда не менее 24 ч.

Допускается проводить испытание на неповрежденных образцах, выдержавших испытания T-1-T-5.

c) Требования

Во время проведения испытания и в течение 7 сут после его завершения не должно быть взрыва и возгорания.

6.5.2 Испытание T-8: принудительный разряд

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения стойкости к условиям принудительного разряда.

b) Проведение испытания

Каждый образец должен быть принудительно разряжен при нормальной температуре окружающей среды начальным испытательным током, значение которого должно быть равно максимальному значению постоянного тока разряда, установленному изготовителем, посредством последовательного подключения к источнику постоянного тока напряжением 12 В.

Указанный ток разряда получают при соединении резистивной нагрузки, имеющей соответствующие параметры, последовательно с испытуемым образцом и источником постоянного тока. Каждый образец должен быть подвергнут принудительному разряду в течение времени, равного его нормированной емкости, деленной на значение начального испытательного тока.

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, ранее не подвергавшиеся другим испытаниям.

c) Требования

Во время проведения испытания и в течение 7 сут после его завершения не должно быть взрыва и возгорания.

     6.6 Испытание упаковки. Испытание P-1: падение

a) Цель испытания

Испытание проводят с целью определения возможности обеспечения упаковкой предотвращения повреждений батарей и стойкости к грубой обработке грузов при транспортировании.

Примечание - Дополнительные испытания для упаковки опасных грузов приведены в [13], раздел 6.1.5. См. также требования, указанные в 7.3.

b) Проведение испытания

Упаковку (типичную заключительную внешнюю упаковку, не грузы на поддонах), предназначенную для транспортирования, заполненную элементами или батареями, сбрасывают с высоты 1,2 м на бетонную поверхность таким образом, чтобы первым с поверхностью соприкоснулся любой из углов (не плоскость поверхности).

Для проведения испытания должны быть использованы образцы, ранее не подвергавшиеся транспортным испытаниям.

c) Требования

Во время проведения испытания не должно быть смещений, искажений, утечек, сброса, короткого замыкания, чрезмерного повышения температуры, разрывов, взрывов и возгорания испытуемых элементов или батарей.

     6.7 Информация, которая должна быть предоставлена в спецификации

Если в спецификации (техническом описании) приведена ссылка на настоящий стандарт, то в зависимости от типа элемента или батареи изготовителем батареи должны быть указаны по возможности полно следующие параметры:

a) (совокупное) содержание лития [см. 5.3, перечисления f) и iii 6.8];

b) номинальная энергия (см. 5.1, 5.3);

c) ток предварительного разряда или резистивная нагрузка, конечное напряжение разряда, установленное для проведения испытаний (см. 6.1.4);

d) условия заряда и разряда для оптимальной работы и безопасности вторичных (перезаряжаемых) батарей (см. 6.1.4);

e) максимальное значение тока непрерывного заряда (см. 6.5.1);

f) напряжение заряда (см. 6.5.1);

g) максимальное значение напряжение заряда (см. 6.5.1);

h) максимальное значение тока непрерывного разряда (см. 6.5.2);

i) нормированная емкость (см. 6.5.2).

     6.8 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующие сведения:

a) наименование элемента, батареи или изготовителя, если это применимо;

b) контактные данные изготовителя, включая адрес, номер телефона, адрес электронной почты и веб-сайта для получения дополнительной информации;

c) наименование и контактные данные испытательной лаборатории, включая адрес, номер телефона, адрес электронной почты и веб-сайта для получения дополнительной информации;

d) уникальный идентификационный номер протокола испытаний;

e) дату отчета испытаний;

f) описание элемента или батареи, представленной на испытания, включая:

(i) сведения об электрохимической системе (литий-ионная или литий-металлическая),

(ii) массу,

(iii) номинальную энергоемкость, выраженную в ватт-часах, или содержание лития,

(iv) описание батареи,

(v) номер модели;

g) перечень проведенных испытаний, их результаты и заключение (например, образец выдержал/не выдержал испытания);

h) ссылку на требования к испытаниям батареи в сборе, если применимо (см. 5.3.2 и 5.3.3);

i) ссылку на настоящий стандарт;

j) должность, фамилию и инициалы, подпись ответственного лица.

     7 Информация по безопасности
     

     7.1 Упаковка

Упаковку применяют для предотвращения механических повреждений батарей при их транспортировании, обработке и складировании, а также для обеспечения предотвращения разрушения корпуса батарей при грубой обработке, возможности возникновения короткого электрического замыкания и коррозии выводов. Следует учитывать, что в результате сдавливания или внешнего короткого замыкания может возникнуть течь, сброс, разрыв, взрыв или возгорание.

В целях обеспечения безопасности при транспортировании литиевых элементов или батарей рекомендуется применять оригинальную упаковку или упаковку, соответствующую требованиям, установленным в 4.3, и выдержавшую испытания по 6.6.

     7.2 Обращение с картонными упаковками батарей

Неосторожное обращение может привести к короткому замыканию, повреждению элементов и батарей и, как следствие, к утечке электролита, взрыву или воспламенению.

     7.3 Транспортирование

7.3.1 Общие положения

При транспортировании батарей следует соблюдать правила, установленные в [13].

Правила транспортирования подлежат регулярному пересмотру, поэтому при транспортировании элементов и батарей следует соблюдать требования действующих правил и 7.3.2-7.3.5.

7.3.2 Воздушный транспорт

При транспортировании батарей на воздушном транспорте следует соблюдать правила, установленные в [9], [10].

7.3.3 Морской транспорт

При транспортировании батарей на морском транспорте следует соблюдать правила, установленные в [11].

7.3.4 Наземный транспорт

При транспортировании батарей на автомобильном и железнодорожном транспорте руководствуются требованиями национального законодательства, соответствующих международным соглашениям и правилам, установленным в [12]-[14].

7.3.5 Классификация

Классификация литиевых элементов и батарей для перевозки в соответствии с правилами, упомянутыми в 7.3.2-7.3.4, основаны на требованиях и испытаниях Руководства ООН, глава 38.3 [12], главным образом содержащих описание испытаний, аналогичных приведенным в настоящем стандарте. Не допускается осуществлять транспортирование батарей, не прошедших испытания в соответствии с настоящим стандартом.

Примечания

1 В типовых правилах ООН [13] в перечислении a) 2.9.4 содержатся требования, касающиеся повторного испытания типа после изменения методов испытаний.

2 В типовых правилах ООН [13] в перечислении a) 2.9.4 содержится требование, чтобы многоэлементные батареи были того типа, для которого испытаниями доказано соответствие требованиям к ним, независимо от того, являются ли элементы, из которых они состоят, испытанного типа.

     7.4 Хранение

a) Батареи следует хранить в тщательно проветриваемых, сухих и прохладных помещениях.

Следует учитывать, что высокая температура или высокая влажность могут привести к ухудшению характеристик батарей и/или коррозии поверхности.

b) При укладке картонных коробок с батареями друг на друга не допускается превышать установленную высоту.

Необходимо учитывать, что при штабелировании большого числа картонных упаковок в самых нижних упаковках может произойти деформирование батарей и, как следствие, утечка электролита.

c) Следует избегать хранения батарей на прямом солнечном свете или в тех местах, в которых они подвергаются воздействию атмосферных осадков.

Если батареи промокают, то сопротивление изоляции может быть нарушено и могут произойти саморазряд и коррозия. Тепло может вызвать порчу батарей.

d) Следует хранить батареи в их оригинальной упаковке.

Если батареи распакованы и смешаны, то они могут быть закорочены или повреждены.

     8 Инструкции по упаковке и обращению при транспортировании. Карантин

Не следует перевозить упаковки, которые раздавлены, проколоты, вскрыты для осмотра содержимого или иным образом повреждены. Такие упаковки должны быть изолированы до тех пор, пока не будут проведены консультации с грузоотправителем, предоставлены инструкции и, при необходимости, не будут организованы проверка и повторная упаковка продукта.

     9 Маркировка
     

     9.1 Маркировка первичных и вторичных (перезаряжаемых) элементов и батарей

Маркировка первичных литиевых элементов и батарей должна соответствовать [4], вторичных (перезаряжаемых) литиевых элементов и батарей - [5].

     9.2 Маркировка упаковки и товаросопроводительных документов

Маркировку упаковок и транспортных документов осуществляют в соответствии с 7.3.

Приложение A
(справочное)

Испытание на удар. Выбор ускорения для больших батарей

     

А.1 Общие положения

Выбор ударного ускорения в зависимости от массы испытуемого образца основан на предложениях, сделанных неофициальной рабочей группой ООН по испытанию больших литиевых батарей [14].

Тяговые аккумуляторные батареи гибридных электромобилей (ЭМГ), как правило, весят от 14 до 80 кг, а батареи полностью аккумуляторных электромобилей (ЭМА) часто превышают массу 100 кг. Их энергоемкость, как правило, колеблется от 300 до 2500 Вт·ч для ЭМГ и свыше 6200 Вт·ч для ЭМА. Подключаемые гибридные электромобили (ЭМГП) имеют любую энергоемкость и массу между этими значениями.

Условия постоянного ускорения не применимы для аккумуляторных батарей ЭМГ и ЭМА, а также для других крупногабаритных аккумуляторов, и, что наиболее важно, силы, необходимые для испытаний аккумуляторных батарей ЭМГ, значительно превышают те силы, которые могут возникнуть при транспортировании.

Поэтому для литиевых батарей, превышающих установленную массу, условия удара изменены с постоянного ускорения на постоянную энергию.

А.2 Энергия удара в зависимости от массы, ускорения и продолжительности импульса

Полусинусоидальные удары, как правило, характеризуются пиковым ускорением и продолжительностью, например полусинусоидальный удар с пиковым ускорением и продолжительностью =11 мс. С этой продолжительностью связана частота, так как она составляет половину одного периода синусоидальной волны с частотой :

,                                                        (А.1)

где .

При полусинусоидальном импульсе существенным является изменение скорости. Предполагая, что начальная скорость равна нулю, и интегрируя по полупериоду, получают конечную скорость, которая является изменением скорости [3]:

.                                                    (А.2)

Энергия, воздействующая на образец во время такого полусинусоидального удара, равна

,                                           (А.3)

где - энергия, действующая на испытуемый образец при полусинусоидальном ударе;

- масса испытуемого образца;

- изменение скорости во время полусинусоидального ударного импульса;

- пиковое ускорение;

- продолжительность полусинусоидального ударного импульса.

Пример - Если испытуемый образец с массой m немного более 12 кг, то энергия, действующая на этот образец во время полусинусоидального удара пикового ускорения и продолжительности D=11 мс, равна

Дж с =9,80665 м/с.

В этом случае пиковое ускорение также может быть выражено как .

Эти цифры лучше воспринимаются в том случае, если энергия удара выражена через высоту падения

.                                                                  (А.4)

Следовательно, испытуемый образец с массой немного более 12 кг должен быть сброшен с высоты примерно 0,6 м, чтобы в течение 11 мс генерировать энергию удара, соответствующую полусинусоидальному скачку пикового ускорения .

А.3 Подход с постоянным ускорением

Метод испытания, описанный в издании 2 (2012) настоящего стандарта, был методом постоянного ускорения. Испытания большого элемента с массой брутто более 500 г и большой батареи с массой брутто более 12 кг предполагалось проводить на ударную нагрузку с полусинусоидальным ударом пикового ускорения и продолжительностью =11 мс, в то время как испытания малых элементов и батарей - с пиковым ускорением и продолжительностью =6 мс. На рисунке A.1 на левой ординате диаграммы показано пиковое ускорение и на правой ординате - энергия в зависимости от массы батареи. Аналогичный график будет действительным для элементов.

Рисунок A.1 - Полусинусоидальный удар для батарей (постоянное пиковое ускорение)

Примечание - В Руководстве ООН по требованиям и испытаниям [12] используется другое определение для батареи. Согласно этому определению метод ударных испытаний для элемента будет также применяться к одноэлементной батарее. Определение батареи в настоящее время обсуждается в неофициальной рабочей группе ООН по испытанию больших литиевых батарей.

А.4 Подход с постоянной энергией

Метод испытания, описанный в настоящем стандарте, является подходом, при котором энергия удара для батарей (многоэлементных, см. примечание в A.3) возрастает от нуля до значения, соответствующего ударному импульсу 50 , продолжительностью 11 мс. Для массы батареи более 12 кг энергия удара остается постоянной. На рисунке A.2 на левой ординате диаграммы показано пиковое ускорение и на правой ординате - энергия в зависимости от массы батареи. Метод ударных испытаний элементов (и одноэлементных батарей, см. примечание в A.3) остается таким же, как и раньше.

Рисунок A.2 - Полусинусоидальный удар для батарей (постоянная энергия)

Приложение B
(справочное)

Отклонения от положений главы 38.3 Руководства ООН

B.1 Общие положения

Настоящий стандарт согласован с положениями главы 38.3 Руководства ООН [12], однако есть отдельные элементы, которые не могут быть согласованы по разным причинам. К ним относятся:

a) определения, которые не соответствуют МЭС (серия МЭК 60050);

b) процедуры испытаний, которые оказались непрактичными;

c) процедуры испытаний, которые описаны в Рекомендациях ООН по перевозке опасных грузов и признаны существенными по причинам должной осмотрительности.

Важные отклонения приведены в настоящем приложении для улучшения сопоставимости.

B.2 Сводная таблица необходимых испытаний для первичных элементов и батарей

Сводная таблица необходимых испытаний для первичных элементов и батарей изменена. Таблица B.1 заменена на таблицу 1 путем замены строк и столбцов и удаления дополнений, которые упоминаются в других местах текста.

Таблица B.1 - Сводная таблица необходимых испытаний для первичных элементов и батарей

B.3 Сводная таблица необходимых испытаний для перезаряжаемых элементов и батарей

Сводная таблица необходимых испытаний для перезаряжаемых элементов и батарей изменена. Таблица B.2 заменена на таблицу 2 путем замены строк и столбцов и удаления дополнений, которые упоминаются в других местах текста.

Таблица B.2 - Сводная таблица необходимых испытаний для перезаряжаемых элементов и батарей

B.4 Оценка разрыва

Оценка разрыва изменена путем добавления слова "принудительный" в 6.2.8.

Это отличается от 38.3.2.3 в [12], в котором слово "принудительный" отсутствует.

B.5 Оценка взрыва

Оценка взрыва стала возможной благодаря отсутствию экрана из проволочной сетки в 6.2.9.

Это отличается от 38.3.2.3 в [12], в соответствии с которым требуется количественный показатель энергии взрыва, который может быть продемонстрирован как эквивалент экрана из проволочной сетки.

Библиография