UL2054统一标准.doc

UL2054原则

UL2054安全原则 (锂电池)
前 言:
本原则具有覆盖UL规定大类产品基本规定。
这些规定基于合理工程原理，研究和实验结论以及现场经验，并且参照了制造商、顾客、检查机构和其他某些有专业经验机构或人士意见。
A.遵守本原则规定是制造商在制造产品时应具备一种基本条件。
B.产品仅能书面满足本原则条文规定局限性以断定满足本原则，例如：当检测和实验时，发现其他特性不满足本原则安全水平规定。
C.产品采用材料或构造与本原则技术规定不符不能以为符合本原则。如果该 产品采用材料或由采用不同于本原则所列构造形成；但性能可以符合原则规定，有也许断定符合本原则。
D.UL在执行客户安全测试规定期，并不承诺为客户产品负责，UL只是根据 当前水平考虑到某些实际安全限制及规定为产品提供一种专业判断。UL对产品导致危害不承担义务。
E.许多本原则测试由于其固有危险性，必要有足够人身及财产安全防护办法。
简 介：
1.领域：
1.1这些规定针对二次(可重复充电)电池。这些电池包括单芯、两个或两个以上多芯串/并联构造电池组。
1.2这些规定目是减少锂电池在用于产品时着火或爆炸危险。这些电池能否接受并依赖于她们能否满足所应用完整产品应符合规定.
1.3这些规定为了组装电池供普通顾客使用,这些规定不合用于那些按产品原则中规定设计为使用连接电池和产品成最后成品电池连接,例如适当电子工具原则UL745.
1.4这些规定也倾向于减少顾客更换Li电池因着火或爆炸而对人身导致危害。
1.5这些规定涵概了容量达到10AMH电芯,,由这些电芯组装而成电池组.
1.6本规定不涉及食入锂电池及其构成物导致有毒危害,也不涉及当电池
被切开时对人导致伤害状况。
1.7这些电池涉及金属Li或Li合金，或Li离子也要达到UL 1642原则对于LI电池规定.
1.8产品某些特性、特性或零部件、材料或整个系统与本原则规定有所不同步，只要包括着火、电击、对人也许导致伤害应采用恰当附加零部件和终端产品规定进行评估，以保证可接受安全水平。
2.概述：
2.1测量总论:如果一种测量值背面括号里有另一种值时，第二个值也许仅是大概值，第一种值是规定数值。
2.2术语:"Lithium battery(ies)"和"batter(ies)"均包括顾客可更换和技师可更换锂电池。
3.总论：
3.1本原则对某些术语定义
3.2 Battery-(1)单芯或(2)一组电芯串/并联。
3.3 Battery，Secondary-可以放电和充电许多次电池。
3.4 Cell-单个具有正、负极电化学电芯。
3.5 Component，current-limity任何零件在不正常条件下所采用限流措
施限制电流零件涉及电阻、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限制,温度限制组件涉及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，目使电池最后成反极性状态。
3.9 Discharged，Fully当连接一种100Ω电阻并且短路电流减小至不大于1mA,电池死循环回路电压低于0.2V即以为电池完全放电。 3.15 Material,
Toxic-在sax 工业材料危险性能参照手册中标称有毒工业产品。
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情形.
3.11 Venting-电池或电芯电解液以液态、滴状或蒸汽从所设计阀或密封机构中泄漏。
3.12 PROTECTIVE DEVICES–如FUSE,二极管和限流器可以防止漏电流,在电路中将放电电流限制在一种流向上放电或限流.
3.13 RATED CAPACITY–将一种电芯或电池接在由厂商定制细则负载,温度保险丝和电源保险丝电路中测得容量,单位AMH.
3.14 C5 AMP RATE–将一种电芯或电池放电 5 小时,让其电压降到厂商标称截止点时测得电流,单位A.
3.15 SHORT CIRCUIT–将电芯或电池正负极以接近零电阻通路短接放电.
构造/构成
4.总论
4.1壳体
4.1.1锂电池壳体应有足够强度和刚度足以抵抗所滥加压力，而不致
引起着火。顾客可替代锂电池应有足够强度而不致于伤到人。
4.1.2电池外壳必要足够坚硬而不容易被折弯,某些机械工具使用必 须减小其机械力量规定来打开外壳.
除了：
1.这些规定不合用于电极含量不大于0.04g电芯或电池.
2.对于比较大电芯或电池,它会重复弯曲或者折弯后不会导致在Section 5中定义 漏液现象,或者加热温度超过了60°C(140°F)而导致弯曲,那么这里规定对其都不合用，
4.2电解质
顾客可更换电池不应具有压力蒸气或喷出伤害眼睛有毒蒸气和液体,
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
有毒液体。
性 能
5.总论:
5.1电池应当按9-15节规定测试，其中12节(强制放电实验)仅合用于电芯用于多电芯场合，如电池组.环境场合测试,见18-21(涉及粉碎实验，压缩实验,浇铸解压实验，高度摸拟实验),这些只针对有塑料外壳包装电池.
5.2在这个原则中大某些测试电芯和电池必要不会爆炸或着火.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,高度模仿测试,见21节,温度循环测试,见25节,被测试样品必要不会发生漏液.对这些测试电池泄漏应符合表5.1损失原则：
表 5.1 漏液或泄漏质量损失原则
电芯或电池质量 最大质量损失
不超过1g 0.5％
1～5g 0.2％
＞5g 0.1％
5.3当一种电芯或电池达不到原则中对于使用合格测试规定话,那么必要特别注意使用这些电芯或电池了.
5.4可靠最后产品设备规定电池输出电压是受限制.受限电压源
测试,见13节,其用以拟定所申请电芯或电池与否合用.
6.样品：
6.1新二次电芯或电池按9-25节规定测试，测试样品数量见表6.1。当一组具备不同尺寸 电芯或电池， 她们采用近似电化学原理制造，可以选用一种代表尺寸进行测试。
表6.1一次电池测试用数量
Test
Section
所需新电池数
Electrical
Tests电气测试

短路测试
9

室温下测试
5

在60
°C下测试

不正常充电
10
5
强制过充
11
5
强制过放
12
5
受限制电压
13
3
Mechanical
Tests机械测试

压缩
14
5
冲击
15
5
加速度
16
5
振动
17
5
Battery
Enclosure
Tests电池外部测试
用250 lb力挤压
19
3
浇铸解压实验
20
3
高度冲击
21
3
Fire
Exposure
Tests临近火源测试
燃烧实验
22
5
喷射
23
5
Environmental
Tests环境测试

加热
24
5
热循环
25
5

6.2.所有测试电池都必要在满充状态下进行,除非做不正常充电和强制过放测试
7.重要实验注意事项：
7.1某些锂电池在按10-19节测试时也许爆炸，个人须防护好以免飞出碎片、爆破力突然释放热量以及爆炸噪音产生危害。实验区域应通风良好。
7.2在按9、11、14. 15节某些测试时，电池壳体温度应当检测在电池外表面温度超过90℃
7.3为安全起见，22节燃烧(烘烤)实验时，23节抛射实验应当在单独与观测者隔离空间进行。
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
电性能实验：
9.短路实验：
9.1每个测试电池样品正、负极采用阻值＜0.1ΩCu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实验在室温和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， 此外五套电池需进行测试，采用电池最大数目依照所用串/并联数目定。
9.4当电池中有过流或热保护装置时且已通过UL认证， 需将电池在保护装置未打开最大负载状况下测试，没有认证过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容量放掉后进行测试
10.2每个电池样品遭受充电电流为3倍制造商普通指定充电电流，
将电池连接于始终流电源上。 特殊充电电流获得是通过串联一特殊
尺寸和规格电阻后获得。实验时间通过下式计算：
tc=2.5C/3Ic
tc—充电时间(h)；
C—容量(Ah)；
Ic—制造商普通指定充电电流(A)
最小测试时间应为48h，这并不规定初始充电电流维持48h。
10.3当电池通过认证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条件测试。未通过认证保护装置则应将起短接后实验。
10.4 样品应不起火不爆炸
11.强制过充测试
11.1用于测试样品电池以10*C5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,或外壳表面温度恢复到环境温度或者达到稳定状态.
11.2在测试中,起反映过流和热保护装置必要要通过安规认证，没有通过承认保护装置则应将其短路。
11.3样品应不起火、不爆炸.
12 强制放电实验
12.1本测试合用于多电芯组合应用场合，例如电池组。
12.2一种完全放电电芯被强制性串联同型号新电芯，串联新电芯数
目=串联应用最大数目-1。5个电芯在室温完全放电后测试。
12.3当完全放电电芯与特定数目新电芯串接好后，形成电池组进行
短路测试。
12.4正、负极端子连接到阻值不大于0.1ΩCu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实验终结。
12.5样品应不起火、不爆炸
13受限制电压测试
13.1由变化负载阻抗使得电路从开路状态为短路状态来拟定电芯或电池最大输出容量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个样品电池必要在过流保护和热保护装置下将其充电到满充状态,电池用20AWG长镍铬合金线接在等效电阻负载上得到PMAX=13.1.在测试中用到粗棉布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电压和电流60秒时间.
13.3若已有通过安标认证过流和热保护装置在测试中起反映，测试应在不引起保护装置起作用最大负载下进行,没有通过承认保护装置则应短路。
13.4电池或电芯必要符合如下规定:
60秒后最大输出电流必要不大于8.0amp
在60秒那个时刻测得输出电压必要不大于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电池两个平表面之间进行压缩，压缩力通过一种直径为32mm液压
活塞施加,压缩持续进行直至压力达到17.2Mpa，施加压力为13KN，当达到最大压力后泄压。
16.2 样品应不起火、不爆炸，此外样品不漏液,见5.2。
17 振动实验(Vibration Test)
17.3 样品应不起火、不爆炸、不泄漏,见5.2。
外围测试
总述
18.1用以包装电池外壳设计必要达到普通简易工具不能容易打开,比
如螺丝起子,外壳要用超声焊接,或者用其他等效密封法.
18.2电池外壳材料必要依照聚合材料原则,见依照聚合材料原则,分类
为V-2或更低燃烧级别.
例外状况:当材料符合外部燃烧时,如在聚合材料原则中规定3/4 inch燃烧测试,见依照聚合材料原则,则不规定将其划分为V-2或更低燃烧级别.
18.3已经包装了外壳电池必要进行19,20,21节描述测试.
19.2样品不爆炸,不起火,不漏液,见5.2.此外,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锻造压力释放测试
20.1样品在完全对流循环干燥室内以70°C(158°F)持续7小时.
20.2然后小心取出样品恢复到室温,观测样品表面必要无损坏,例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.此外,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)英寸距离上。 燃油和空气以提供明亮蓝色火焰速度喷射，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)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盎司重粗石棉布材料构成。实验样品被置于火星或燃烧颗粒能喷射到粗石棉布片中央位置。在某些状况下，它应被规定将实验样品圈在网内，然后点燃燃烧器，观测电池至其爆炸或被摧毁。
22.2 当电池进行22.1所描述实验时，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英寸孔并盖有盖板平面桌上。 盖板由每
英尺20孔钢丝网构成或钢丝0.017英寸(0.43mm)。在试样周边安顿一种每面2英尺宽(610mm)、1英尺高(305mm) 共8面丝网屏风,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，爆炸电池没有任何某些穿透网屏，没有某些或所有电池突出网屏。
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如下循环：
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 电池应标记制造商名字、商标名或商标和款式设定。
26.2如果制造商在各种工厂制造电池，每个电池包装应当有一种明确标
识以确认该电池是 哪个工厂生产。
26.3与每个电池装配在一起涉及最小单元电池包装壳,都应标记有以
下或等效表述：
提示性文字,如?Caution,???Warning,?或?Danger.?
电池有着火、爆炸和燃烧危险.
不要重新充电、拆卸、挤压、加热或焚烧等.
26.4应涉及厂商充电细则阐明
26.5直径不大于1.25英寸(32MM),厚度0.15英寸(3.8MM)电芯或电池都应标记有如下或等效表述：
“不要放入口中,如果吞咽,则应及时联系你医生或本地中毒检测中心”
26.6达到受限制电源规定电池.见13.4,应包括”LPS”标志.