Một số tiêu chuẩn an toàn phổ biến dành cho pin lithium{0}}ion là gì?
Để lại lời nhắn
Pin lithium{0}}ion (LIB) là hệ thống cơ và điện hóa phức tạp, là đối tượng của hàng chục tiêu chuẩn an toàn quốc tế. Trong Câu hỏi thường gặp này, chúng ta sẽ thảo luận về các khía cạnh môi trường chính của sự an toàn LIB, xem xét các tiêu chuẩn an toàn chung cho pin lithium{2}}ion và xem xét việc sử dụng phòng thí nghiệm kiểm tra pin tùy chỉnh để đảm bảo an toàn cho nhân viên kiểm tra.
Nhiều vấn đề về an toàn LIB xuất phát từ độ nhạy cảm của thiết bị với điện áp và nhiệt độ. Pin được chỉ định để hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ -30 đến 55 độ.
Trên 55 độ (đến khoảng 80 độ), pin thể hiện khả năng tốc độ tốt hơn do phản ứng điện hóa nhanh hơn và sự di chuyển ion nhanh chóng trong chất điện phân và điện cực. Trong những điều kiện này, các phản ứng phụ trở nên nghiêm trọng, dẫn đến suy giảm công suất nhanh chóng. Trên 80 độ, pin bắt đầu xuống cấp và bất kỳ nhiệt độ nào trên 130 độ đều có thể khiến các bộ phận của pin tan chảy và có khả năng bốc cháy.
Điện áp hoạt động và nhiệt độ là hai yếu tố ảnh hưởng đến độ an toàn của pin lithium.
Điện áp hoạt động và nhiệt độ là hai yếu tố ảnh hưởng đến độ an toàn của pin lithium. Ví dụ này áp dụng cho các tế bào NCM.
Nhiệt độ thấp có thể khiến pin hoạt động kém và có thể làm hỏng pin nhưng nhìn chung không gây nguy hiểm về an toàn. Tuy nhiên, việc sạc quá mức (điện áp quá mức) có thể dẫn đến phân hủy cực âm và oxy hóa chất điện phân, một vấn đề đáng lo ngại về an toàn. Việc xả-quá mức (điện áp quá mức) có thể khiến giao diện chất điện phân rắn (SEI) trên cực dương bị phân hủy và có thể dẫn đến quá trình oxy hóa lá đồng, làm hỏng thêm pin.
Ngoài các vấn đề về vận hành và môi trường liên quan đến điện áp và nhiệt độ, hư hỏng cơ học cũng có thể gây ra vấn đề về an toàn với pin lithium{0}}ion (LIB). Với những lo ngại này, các tiêu chuẩn an toàn cho LIB cũng rất rộng rãi.
Năm tiêu chuẩn an toàn chung cho pin lithium{0}}ion là:
1. IEC 62133
2. UN/DOT 38.3
3. IEC 62619
4. UL 1642
5. UL 2580
IEC 62133 là tiêu chuẩn kiểm tra an toàn dành cho pin và pin lithium{1}}ion, nêu rõ các yêu cầu an toàn để kiểm tra pin thứ cấp và pin chứa chất điện phân kiềm hoặc không{2}}axit. Nó được sử dụng để kiểm tra LIB được sử dụng trong các sản phẩm điện tử cầm tay và các ứng dụng khác. IEC 62133 giải quyết các mối nguy hiểm về hóa chất và điện có thể đe dọa người tiêu dùng và môi trường cũng như các vấn đề cơ học như độ rung và sốc. UN/DOT 38.3 (còn được gọi là thử nghiệm T1{18}}T8 và UN ST/SG/AC.10/11/Rev{12}}) bao gồm thử nghiệm an toàn vận chuyển cho tất cả LIB, pin kim loại lithium và pin. Tiêu chuẩn thử nghiệm bao gồm tám thử nghiệm (T1 – T8), mỗi thử nghiệm tập trung vào các nguy cơ vận chuyển cụ thể. UN/DOT 38.3 là tiêu chuẩn{19}}tự chứng nhận và không yêu cầu thử nghiệm độc lập của bên thứ ba{20}}; tuy nhiên, việc sử dụng phòng thử nghiệm của bên thứ ba là phổ biến để giảm rủi ro kiện tụng trong trường hợp xảy ra sự cố.
Một số tiêu chuẩn đóng gói và vận chuyển an toàn chung cho pin lithium (Bảng 1) như sau:
1. Pin kim loại Lithium UN3090, được vận chuyển dưới dạng linh kiện
2. UN3480, LIB, được vận chuyển dưới dạng bộ phận
3. Pin kim loại lithium UN3091 được vận chuyển trong hoặc đóng gói cùng với thiết bị
4. UN3481, LIB được vận chuyển trong hoặc đóng gói cùng với thiết bị.
Nhiều loại pin lithium được coi là vật liệu nguy hiểm và cần được xử lý đặc biệt trong quá trình vận chuyển. IEC 62619 bao gồm các tiêu chuẩn an toàn dành cho pin và bộ pin lithium{2}}thứ cấp, chỉ định các yêu cầu ứng dụng an toàn cho LIB trong các ứng dụng điện tử và công nghiệp khác. Các yêu cầu thử nghiệm tiêu chuẩn IEC 62619 áp dụng cho cả ứng dụng cố định và ứng dụng được cấp nguồn.
Các ứng dụng cố định bao gồm viễn thông, nguồn điện liên tục (UPS), hệ thống lưu trữ năng lượng, công tắc tiện ích, nguồn điện khẩn cấp và các ứng dụng tương tự. Các ứng dụng được hỗ trợ bao gồm xe nâng, xe golf, phương tiện dẫn đường tự động (AGV), đường sắt và hàng hải-không bao gồm các phương tiện đường bộ.
UL 1642 là tiêu chuẩn UL về độ an toàn của pin lithium{1}}ion, chỉ rõ các yêu cầu tiêu chuẩn đối với pin lithium-ion sơ cấp và thứ cấp được sử dụng làm nguồn điện trong các sản phẩm điện tử.
UL 1642 bao gồm:
1. Kỹ thuật viên-pin lithium{2}}ion có thể thay thế được chứa 5,0 gram (0,18 ounce) lithium kim loại trở xuống. Pin có hàm lượng lithium vượt quá 5,0 gam sẽ được đánh giá dựa trên việc tuân thủ các yêu cầu (nếu có) và phải trải qua quá trình kiểm tra và kiểm tra bổ sung để xác định tính phù hợp của chúng đối với mục đích sử dụng.
2. Người dùng-có thể thay thế pin lithium, trong đó mỗi tế bào điện hóa chứa không quá 4,0 gam (0,13 ounce) kim loại lithium và không quá 1,0 gam (0,04 ounce) kim loại lithium. Pin chứa hơn 4,0 gam hoặc hơn 1,0 gam lithium cần được kiểm tra và thử nghiệm thêm để xác định xem pin hoặc cell có phù hợp với mục đích sử dụng hay không.
UL1642 không bao gồm nguy cơ nhiễm độc do nuốt phải pin lithium hoặc nguy cơ tiếp xúc với kim loại lithium do pin bị hỏng hoặc bị cắt.
UL2580x là tiêu chuẩn an toàn UL dành cho ắc quy xe điện, bao gồm một số thử nghiệm, bao gồm:
Đoản mạch pin hiện tại-cao: Chạy trên mẫu đã sạc đầy. Đoản mạch mẫu bằng cách sử dụng tổng điện trở mạch Nhỏ hơn hoặc bằng 20 mΩ. Đánh lửa bằng tia lửa điện phát hiện sự có mặt của khí dễ cháy trong mẫu, không có dấu hiệu cháy nổ. Hơn nữa, hơi không thoát ra bên ngoài thông qua các lỗ thông hơi hoặc hệ thống được chỉ định. Không có dấu hiệu vỡ vỏ hoặc rò rỉ chất điện phân có thể quan sát được. Nếu LIB vẫn hoạt động sau khi-kiểm tra đoản mạch thì LIB sẽ trải qua chu kỳ sạc và xả theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Việc kiểm tra ngắn mạch có thể được thực hiện trên các bộ phận phụ chứ không phải toàn bộ Bộ lưu trữ năng lượng (EESA).
Nghiền pin: Chạy trên mẫu được sạc đầy và mô phỏng tác động của một vụ va chạm xe lên tính toàn vẹn của EESA. Tương tự như thử nghiệm-đoản mạch, đánh lửa bằng tia lửa điện phát hiện sự hiện diện của nồng độ khí dễ cháy trong mẫu và không có dấu hiệu cháy nổ. Không có khí độc được thải ra.
Nghiền pin (Dọc): Chạy trên mẫu được sạc đầy. Lực tác dụng trong quá trình thử nghiệm nghiền phải được giới hạn ở mức 1000 lần trọng lượng của pin. Tương tự như thử nghiệm nghiền, đánh lửa bằng tia lửa phát hiện sự hiện diện của nồng độ khí dễ cháy trong mẫu và không có dấu hiệu cháy nổ. Không có khí độc được thải ra.
Phòng thử nghiệm LIB
Việc kiểm tra đầy đủ LIB vốn là một hoạt động nguy hiểm. Có thể xảy ra hiện tượng khử khí, cháy hoặc nổ do phóng điện sâu, đoản mạch, nhiệt độ cao và nhiều loại lạm dụng cơ học khác nhau.
Các buồng lưu trữ và thử nghiệm LIB được thiết kế đặc biệt đã được phát triển để giảm thiểu khả năng gây thương tích cho nhân viên. Một ví dụ là đi bộ-trong phòng chống cháy kéo dài 90 phút với thiết bị chống cháy bên trong và bên ngoài, có thể được sử dụng làm buồng thử nghiệm hoặc LIB lưu trữ (Hình 2).
Các tính năng được thiết kế để bảo vệ con người và môi trường bao gồm:
a) Bề mặt giảm áp trên mái để cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài khi xảy ra tai nạn.
b) Thông gió hiệu suất cao-để loại bỏ nhanh chóng các loại khí độc hại hoặc dễ nổ.
c) Khả năng phun khí trơ giúp kiểm soát các phản ứng nguy hiểm hoặc cháy nổ.
d) Cảm biến báo cháy để cảnh báo phát triển đám cháy và hệ thống chữa cháy tích hợp.
e) Cảm biến khí bổ sung để xác định quá trình khử khí và vị trí của các cảm biến và rơle tín hiệu bổ sung khi cần thiết.
Tóm lại, hàm lượng kim loại lithium trong pin lithium{0}}ion có nghĩa là chúng gây nguy hiểm tiềm ẩn cho người dùng hệ thống chạy bằng pin-. Các mối nguy hiểm về an toàn của LIB bao gồm-phóng điện quá mức, đoản mạch, nhiệt độ cao và lạm dụng cơ học. Có hàng tá tiêu chuẩn an toàn quốc tế và yêu cầu thiết kế dành cho pin lithium{5}}ion. Bài viết này giới thiệu năm tiêu chuẩn an toàn chung cho pin lithium{7}}ion, cũng như một số lưu ý cơ bản khi chỉ định buồng thử nghiệm LIB.
