Τι είναι η Δοκιμές κυψελών;
Οι δοκιμές κυψελών είναι η ομάδα δοκιμών που αξιολογούν την απόδοση, τη διάρκεια ζωής και τη συμπεριφορά ασφάλειας της κυψέλης, της μικρότερης ηλεκτροχημικής μονάδας ενός συστήματος μπαταρίας. Αποτελούν τη βάση για δοκιμές ενοτήτων και πακέτων.
Σκοπός της Δοκιμές κυψελών
Ο σκοπός είναι να επαληθευτεί ότι το στοιχείο πληροί τα δηλωμένα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του και να συμπεριφέρεται με ασφάλεια σε συνθήκες κατάχρησης, και να παρέχει δεδομένα για σχεδιασμό υψηλότερου επιπέδου.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Δοκιμές κυψελών;
- Κυλινδρικά κύτταρα ιόντων λιθίου
- Πρισματικά κύτταρα
- Κυψέλες θήκης
- Κυψέλες πολυμερούς λιθίου
- Βιομηχανικά κελιά αποθήκευσης
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Δοκιμές κυψελών;
Πρότυπα σχετικά με τη Δοκιμές κυψελών
- IEC 62133-2Ασφάλεια σε φορητές κυψέλες λιθίου και μπαταρίες δοκιμή
- IEC 62619Ασφάλεια μπαταρίας λιθίου σε βιομηχανικές εφαρμογές δοκιμή
- IEC 62620βιομηχανικές κυψέλες λιθίου και μπαταρίες δοκιμή
- ΟΗΕ 38.3Δοκιμές ασφάλειας μεταφοράς σε μπαταρίες λιθίου δοκιμή
- UL 1642ασφάλεια σε κύτταρα λιθίου δοκιμή
- UL 2580Ασφάλεια σε μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων δοκιμή
- IEC 62133Ασφάλεια σε φορητές κυψέλες και μπαταρίες δοκιμή
- UL 2054Ασφάλεια σε μπαταρίες οικιακής και εμπορικής χρήσης δοκιμή
- ISO 12405Συνθήκες δοκιμής για πακέτα μπαταριών λιθίου ηλεκτρικών οχημάτων δοκιμή
- UNECE R100ασφάλεια ηλεκτρικού οχήματος και μπαταρίας δοκιμή
Συνθήκες της Δοκιμές κυψελών
- Μέθοδος φόρτισης
- Παράμετροι CC-CV που δηλώνονται από τον κατασκευαστή
- Θερμοκρασία αναφοράς
- Θερμοκρασία περιβάλλοντος που ορίζεται στο πρότυπο
- Όρια τάσης
- Ανώτερη και χαμηλότερη τάση διακοπής που δηλώνεται από τον κατασκευαστή
- Μέτρο ασφαλείας
- Οι δοκιμές κατάχρησης πραγματοποιούνται σε θάλαμο που προστατεύεται από εκρήξεις
Εξοπλισμός για τη Δοκιμές κυψελών
- Κανάλια δοκιμής μπαταρίας (κυκλωτής)
- Θάλαμοι θερμοκρασίας
- Προστατευμένη από έκρηξη δοκιμαστική κυψέλη και εξαερισμός αερίου
- Καταγραφή θερμοκρασίας και τάσης πολλαπλών καναλιών
Απαιτήσεις δείγματος για τη Δοκιμές κυψελών
- Ο αριθμός των δειγμάτων καθορίζεται από το ισχύον πρότυπο
- Οι οριακές τιμές φόρτισης/εκφόρτισης του κατασκευαστή πρέπει να παρέχονται γραπτώς
- Τα κύτταρα πρέπει να ολοκληρώσουν την περίοδο ανάπαυσης που απαιτείται από το πρότυπο πριν από τη δοκιμή
- Απαιτείται δελτίο δεδομένων ασφαλείας (SDS).
Διάρκεια της Δοκιμές κυψελών
Τα τεστ απόδοσης μπορεί να διαρκέσουν μέρες και τα τεστ ζωής μπορεί να διαρκέσουν μήνες. Οι δοκιμές ασφαλείας ολοκληρώνονται γενικά μέσα σε λίγες ημέρες.
Διαδικασία της Δοκιμές κυψελών
- 1Το κελί αναγνωρίζεται και οι δηλωμένες τιμές του καταγράφονται.
- 2Η αρχική χωρητικότητα και η εσωτερική αντίσταση μετρώνται με φόρτιση-εκφόρτιση.
- 3Εφαρμόζονται οι δοκιμές απόδοσης που απαιτούνται από το πρότυπο.
- 4Οι δοκιμές ασφάλειας και κατάχρησης πραγματοποιούνται με ξεχωριστά δείγματα.
- 5Η τάση, το ρεύμα, η θερμοκρασία και οι παρατηρήσεις καταγράφονται σε κάθε δοκιμή.
Κριτήρια αποδοχής της Δοκιμές κυψελών
Τα κριτήρια αποδοχής ορίζονται στο εφαρμοζόμενο πρότυπο. Τυπικά κριτήρια στις δοκιμές ασφαλείας είναι η απουσία πυρκαγιάς, έκρηξης και διαρροής. στις δοκιμές απόδοσης, απαιτείται συμμόρφωση με τις δηλωμένες τιμές.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Τα αποτελέσματα αξιολογούνται ανά δείγμα και ως σύνολο. Τα αποτελέσματα σε επίπεδο κυψέλης δεν μπορούν να γενικευτούν απευθείας στο επίπεδο συσκευασίας. απαιτείται χωριστή επαλήθευση για το ανώτερο επίπεδο.
Έκθεση της Δοκιμές κυψελών
- Εφαρμοσμένο πρότυπο και αναθεώρηση
- Ταυτοποίηση κυττάρων, χημεία και δηλωμένες τιμές
- Κατάλογος εφαρμοζόμενων δοκιμών και παραμέτρων
- Καταγραφές τάσης, ρεύματος και θερμοκρασίας
- Παρατηρήσεις και φωτογραφίες
Διαπίστευση
Η EUROLAB κατέχει διεθνώς αναγνωρισμένη διαπίστευση που λαμβάνεται από φορείς διαπίστευσης που συμμετείχαν στις συμφωνίες πολυμερούς αναγνώρισης IAF και ILAC, σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 για εργαστηριακές δοκιμές, το ISO/IEC 17020 για την επιθεώρηση και την επιτήρηση και το ISO/IEC 17021-1 και το σύστημα πιστοποίησης προϊόντων ISO/IEC. Αυτή η αλυσίδα διασφαλίζει ότι οι εκθέσεις και τα πιστοποιητικά που εκδίδονται γίνονται αποδεκτά παγκοσμίως.
Το εάν αυτή η δοκιμή μπορεί να προσφερθεί εντός αναγνωρισμένου πεδίου εξαρτάται από το προϊόν σας και το πρότυπο που εφαρμόζεται. Δεδομένου ότι η διαπίστευση βασίζεται στη μέθοδο, το πεδίο εφαρμογής επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.
Πεδίο εφαρμογής και εξουσιοδοτήσειςΣχετικοί Κανονισμοί
- UN 38.3 (μεταφορές)
- Κανονισμός της ΕΕ για τις μπαταρίες
- UNECE R100 (εφαρμογή οχήματος)
Batarya Testleri — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Δοκιμές κυψελών· οι συνθήκες και τα κριτήρια αποδοχής αυτής της συγκεκριμένης δοκιμής δίνονται στις παραπάνω ενότητες. Το πεδίο εφαρμογής που αφορά το προϊόν σας επιβεβαιώνεται εγγράφως στο στάδιο της προσφοράς.
Οι δοκιμές μπαταριών απαντούν σε τρία ξεχωριστά ερωτήματα, το καθένα με το δικό του σώμα προτύπων: μπορεί η μπαταρία να μεταφερθεί, είναι ασφαλής στη χρήση, αποδίδει τη δηλωμένη απόδοση; Αυτά τα τρία ερωτήματα συγχέονται συχνά μεταξύ τους, και η σύγχυση έχει εμπορικές συνέπειες — δεν μπορεί κανείς να εισέλθει σε μια αγορά με αναφορά μεταφοράς, ούτε να πραγματοποιήσει αποστολή με αναφορά ασφάλειας προϊόντος.
Στην πλευρά της μεταφοράς, το UN 38.3 αποτελεί υποχρεωτική πύλη· μπαταρία χωρίς αυτό το τεκμήριο δεν μπορεί να αποσταλεί. Στην πλευρά της ασφάλειας η εφαρμογή καθορίζει τι ισχύει: IEC 62133-2 για φορητά προϊόντα, IEC 62619 και IEC 63056 για βιομηχανικές εφαρμογές και αποθήκευση ενέργειας, UNECE R100, UL 2580 και ISO 6469 για ηλεκτρικά οχήματα. Στην πλευρά της απόδοσης μετρώνται χωρητικότητα, εσωτερική αντίσταση, διάρκεια ζωής κύκλων, αυτοεκφόρτιση, αποδοχή φόρτισης και συμπεριφορά ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Η διάκριση ΕΠΙΠΕΔΟΥ είναι θεμελιώδης σε αυτή την οικογένεια και το θέμα που προκαλεί τη μεγαλύτερη διαμάχη στην αλυσίδα εφοδιασμού. Το κελί, η μονάδα και το πακέτο αξιολογούνται ξεχωριστά· ένα πιστοποιητικό που αποκτήθηκε για κελί δεν αποδεικνύει τη συμμόρφωση του πακέτου. Πέρα από τα κελιά, η συμπεριφορά του πακέτου καθορίζεται από το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας, τον σχεδιασμό ψύξης, τη μηχανική δομή, τη διάταξη διασυνδέσεων και τον συντονισμό μόνωσης. Η τοποθέτηση της αναφοράς του προμηθευτή κελιών στον φάκελο του πακέτου είναι συνηθισμένη αλλά ανεπαρκής πρακτική.
Η θερμική αστάθεια και η διάδοσή της είναι το πιο κρίσιμο θέμα του τομέα. Ένα κελί λιθίου μπορεί να εισέλθει σε αυτοσυντηρούμενη χημική αντίδραση όταν υποστεί ζημιά ή υπερθέρμανση· σε αυτό το σημείο η απομάκρυνση της θερμότητας από έξω συνήθως δεν είναι πλέον δυνατή. Τα σύγχρονα πρότυπα αντιμετωπίζουν επομένως τη θερμική αστάθεια ενός μεμονωμένου κελιού ως αναπόφευκτο σενάριο βλάβης και αλλάζουν το ερώτημα: διαδίδεται το συμβάν στα γειτονικά κελιά, τι απελευθερώνει έξω από το πακέτο, και πόσος χρόνος απομένει στον χρήστη για διαφυγή;
Σε αυτόν τον τομέα, το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας αξιολογείται όχι ως ηλεκτρονική πλακέτα αλλά ως ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ. Αποδεικνύεται ότι οι προστασίες υπερφόρτισης, υπερεκφόρτισης, υπερέντασης και υπερθέρμανσης λειτουργούν πράγματι, ότι το σύστημα μεταβαίνει στην ασφαλή πλευρά σε περίπτωση βλάβης, και ότι το λογισμικό του έχει επαληθευτεί. Σε βιομηχανικές και οχηματικές εφαρμογές, αυτή η αξιολόγηση συνδέεται με πλαίσια λειτουργικής ασφάλειας.
Η ρυθμιστική πλευρά γίνεται ταχέως πιο απαιτητική. Ο Κανονισμός Μπαταριών (ΕΕ) 2023/1542 υπερβαίνει την ασφάλεια και εισάγει υποχρεώσεις δήλωσης αποτυπώματος άνθρακα, ποσοστού ανακυκλωμένου περιεχομένου, δήλωσης ανθεκτικότητας και χωρητικότητας, διαβατηρίου μπαταρίας και αφαιρεσιμότητας για φορητές μπαταρίες. Αυτό επεκτείνει το πεδίο των δοκιμών πέρα από τις κλασικές δοκιμές ασφάλειας.
Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα
Ηλεκτρική κατάχρηση
Υπερφόρτιση, υπερεκφόρτιση, εξωτερικό βραχυκύκλωμα, εξαναγκασμένη εκφόρτιση και μη ισορροπημένη φόρτιση. Εδώ φαίνεται αν τα κυκλώματα προστασίας λειτουργούν πράγματι.
Μηχανική κακομεταχείριση
Δόνηση, κρούση, σύνθλιψη, διάτρηση, ελεύθερη πτώση και ανατροπή. Παρακολουθείται αν προκύπτουν συνθήκες εσωτερικού βραχυκυκλώματος.
Θερμικές δοκιμές
Θερμικός κύκλος, θερμικό σοκ, αποθήκευση σε υψηλή θερμοκρασία, έκθεση σε φωτιά και διάδοση θερμικής αστάθειας.
Περιβαλλοντικές δοκιμές
Υγρασία, χαμηλή πίεση, αλατονέφωση και, όπου απαιτείται, εμβάπτιση· αυτά προέχουν σε εφαρμογές οχημάτων και υπαίθρου.
Μετρήσεις απόδοσης
Χωρητικότητα, ενέργεια και ισχύς, εσωτερική αντίσταση, απόδοση, διάρκεια ζωής κύκλων, ημερολογιακή διάρκεια ζωής και συμπεριφορά ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Επαλήθευση BMS
Επαλήθευση των ορίων προστασίας, της λειτουργίας εξισορρόπησης κελιών, της επικοινωνίας και της απόκρισης σε βλάβη.
Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα
- Το UN 38.3 δεν είναι πιστοποιητικό ασφάλειας προϊόντος· αποδεικνύει μόνο τη συμμόρφωση μεταφοράς.
- Ένα πιστοποιητικό κελιού δεν αποδεικνύει τη συμμόρφωση του πακέτου. Το πακέτο αξιολογείται ξεχωριστά με τη δική του αρχιτεκτονική.
- Δύο πακέτα κατασκευασμένα από το ίδιο κελί δίνουν διαφορετικά αποτελέσματα· η ψύξη, η διασύνδεση και η μηχανική δομή είναι καθοριστικές.
- Μια δοκιμή απόδοσης δεν είναι δοκιμή ασφάλειας. Μια αναφορά διάρκειας ζωής κύκλων δεν ικανοποιεί τις απαιτήσεις ασφάλειας.
- Για μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος, μια αναφορά UL 2580 και μια έγκριση UNECE R100 δεν είναι το ίδιο πράγμα· η μία είναι αξιολόγηση προτύπου, η άλλη καθεστώς έγκρισης τύπου.
- Μια μπαταρία οχήματος που μεταφέρεται σε εφαρμογή δεύτερης ζωής εισέρχεται σε νέο προφίλ χρήσης· η προηγούμενη αξιολόγηση δεν μεταφέρεται άμεσα.
Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα
- Συμμόρφωση μεταφοράς και σύνοψη δοκιμών για την αποστολή
- Δήλωση ασφάλειας προϊόντος και πρόσβαση στην αγορά
- Δηλώσεις απόδοσης, ανθεκτικότητας και αποτυπώματος άνθρακα βάσει του Κανονισμού Μπαταριών
- Αξιολόγηση της επίδρασης αλλαγής προμηθευτή κελιών ή BMS
- Διαδικασίες αποδοχής χώρου εγκατάστασης για σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
Σχετικά τεστ
Συχνές ερωτήσεις για τη Δοκιμές κυψελών
Εάν μια κυψέλη περάσει τη δοκιμή, είναι συμβατή και η μπαταρία που προκύπτει ως πακέτο;
Όχι άμεσα. Η θερμική διάδοση, η συμπεριφορά BMS και η μηχανική προστασία αξιολογούνται ξεχωριστά σε επίπεδο συσκευασίας. Επομένως, οι δοκιμές κυψελών, μονάδων και πακέτων δεν υποκαθιστούν το ένα το άλλο.