淺談鋰離子電池UN38.3的測(cè)試

洪淑虹

摘要：當(dāng)今社會(huì)可充電式鋰電池的電子產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)普及，所以對(duì)含鋰電池貨物的運(yùn)輸需求日益增長(zhǎng)。文章介紹了UN38.3的九大測(cè)試項(xiàng)目，旨在幫助客戶了解電池如何通過(guò)UN38.3的測(cè)試，以滿足客戶對(duì)含鋰電池貨物的運(yùn)輸需求，確保航空運(yùn)輸安全。

關(guān)鍵詞：鋰電池；航空運(yùn)輸；過(guò)充電；強(qiáng)制放電；電子產(chǎn)品 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM911 文章編號(hào)：1009-2374（2016）19-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.034

1 概述

當(dāng)今社會(huì)手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)、遙控玩具等含有可充電式鋰電池的電子產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)普及，所以對(duì)含鋰電池貨物的運(yùn)輸需求日益增長(zhǎng)。根據(jù)民航規(guī)章要求，航空公司要對(duì)鋰電池進(jìn)行運(yùn)輸文件審查，重點(diǎn)審核UN38.3安全檢測(cè)報(bào)告。如客戶不能提供此項(xiàng)報(bào)告，民航將禁止運(yùn)輸。

2 UN38.3簡(jiǎn)介

《聯(lián)合國(guó)危險(xiǎn)物品運(yùn)輸試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》中的第3部分38.3條款，即為通常所說(shuō)的UN38.3，這是聯(lián)合國(guó)針對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸專門(mén)制定的規(guī)章，要求鋰電池在運(yùn)輸前必須通過(guò)高度模擬、高低溫循環(huán)、振動(dòng)試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、55℃環(huán)溫下短路試驗(yàn)、撞擊試驗(yàn)、過(guò)度充電和強(qiáng)制放電試驗(yàn)。如果鋰電池沒(méi)有安裝在設(shè)備內(nèi)部，而是單獨(dú)包裝，并且每個(gè)包裝件內(nèi)有24個(gè)電池芯或12個(gè)電池以上，則包裝件必須通過(guò)1.2m自由跌落試驗(yàn)。UN38.3適用于空運(yùn)過(guò)程及日常使用存放等過(guò)程中。

3 UN38.3的測(cè)試

3.1 高度模擬測(cè)試

3.1.1 測(cè)試條件。為模擬在低壓（高海拔）條件下的運(yùn)輸，所有被測(cè)樣品均需在環(huán)溫20±5℃，大氣壓力≤11.6kPa的負(fù)壓條件下，存放6h以上，可采用如下真空干燥箱進(jìn)行：

3.1.2 評(píng)判依據(jù)。測(cè)試完畢要求電池?zé)o重量損失，無(wú)滲漏、排氣、解體、燃燒、爆炸、破損等現(xiàn)象，開(kāi)路電壓不小于試驗(yàn)前電壓的90%。

3.2 溫度測(cè)試

本試驗(yàn)利用快速極端的溫度變化來(lái)評(píng)估被測(cè)樣品的密封完善性和內(nèi)部電連接。把樣品置于高溫75±2℃和低溫-40±2℃條件下進(jìn)行快速溫變沖擊，兩種極端溫度條件下的轉(zhuǎn)換時(shí)間≤30min，共沖擊10次，在此種極限溫度中存放時(shí)間≥6h，然后在室溫（20±5℃）條件下存放24h，試驗(yàn)總時(shí)間至少一周。評(píng)判依據(jù)同3.1.2。本試驗(yàn)設(shè)備可采用高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱。

3.3 振動(dòng)測(cè)試

為模擬運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，將被測(cè)樣品用繩子或膠帶緊固在振動(dòng)臺(tái)平面上，采用正弦波形，設(shè)置頻率在7～200Hz之間擺動(dòng)，對(duì)數(shù)掃頻時(shí)間為15min，在樣品安裝方位的三維方向上各進(jìn)行12次振動(dòng)，總時(shí)間為3h。測(cè)試完畢評(píng)判依據(jù)同3.1.2。本試驗(yàn)設(shè)備如圖2所示：

3.4 沖擊測(cè)試

為模擬運(yùn)輸過(guò)程中可能發(fā)生的撞擊，將被測(cè)樣品用堅(jiān)硬支架緊固在試驗(yàn)裝置上，支架支撐著試驗(yàn)樣品的所有安裝面。采用半正弦波沖擊，設(shè)置最大加速度150gn，脈沖時(shí)間6ms，在安裝方位的三維方向上，正、反方向各沖擊三次，共經(jīng)受18次沖擊。如果是大型電池或大型電池組，則采用最大加速度50gn，脈沖時(shí)間11ms的半正弦波沖擊。測(cè)試完畢評(píng)判依據(jù)同3.1.2。本試驗(yàn)設(shè)備如圖3所示：

3.5 外短路測(cè)試

將接有熱電偶的被測(cè)樣品在充滿電的情況下置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，紅線夾子接電池正極，黑線夾子接電池負(fù)極，夾子的引線拉至箱外，調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度使樣品外表溫度穩(wěn)定在55±2℃。測(cè)試夾子引線的電阻值，將總電阻值控制在0.1Ω以下，再將正負(fù)夾子引線連接在一起，使被測(cè)樣品短路。此時(shí)電池表面溫度會(huì)上升，一定時(shí)間之后溫度會(huì)回落，短路時(shí)間持續(xù)到電池溫度回到55±2℃后1h，并觀察6h。

測(cè)試完畢要求6h內(nèi)，無(wú)解體、破損、燃燒等現(xiàn)象，且電池表面溫度應(yīng)≤170℃。

3.6 撞擊測(cè)試

將接有熱電偶的待測(cè)樣品放在平坦表面上，直徑15.8mm的剛棒垂直橫放在電池中部，9.1kg的重錘從61±2.5cm高處自由落體，撞擊在剛棒上，實(shí)時(shí)監(jiān)控電池表面溫度，并觀察6h。采用10個(gè)試樣，每一試樣只經(jīng)受一次撞擊。

測(cè)試完畢要求6h內(nèi)，無(wú)解體、燃燒等現(xiàn)象，且電池表面溫度應(yīng)≤170℃。

3.7 過(guò)充電測(cè)試

為評(píng)估可再充電電池組承受過(guò)度充電狀況的能力，在電池性能檢測(cè)裝置上，設(shè)置充電電流為廠家規(guī)定的最大連續(xù)充電電流的兩倍，充電截止電壓分以下兩種情況：（1）若充電電壓≤18V，則設(shè)置充電截止電壓為最大充電電壓的2倍或22V兩者中的較小者；（2）若充電電壓>18V，則設(shè)置充電截止電壓為最大充電電壓的1.2倍。

注意正負(fù)極不能接反，并且應(yīng)加上防爆網(wǎng)罩，對(duì)電池組過(guò)充24h，試驗(yàn)后，7天內(nèi)應(yīng)無(wú)解體和燃燒現(xiàn)象。

3.8 強(qiáng)制放電測(cè)試

為評(píng)估電池承受強(qiáng)制放電的能力，將直流電源、滑線變阻器及電流表與電池串聯(lián)，搭建成放電回路。調(diào)節(jié)直流電源的輸出電壓為12V，調(diào)節(jié)滑線變阻器使放電電流達(dá)到廠商規(guī)定的最大放電電流，進(jìn)入放電狀態(tài)。強(qiáng)制放電的時(shí)間應(yīng)等于其標(biāo)定電容量除以試驗(yàn)電流。試驗(yàn)后，7天內(nèi)應(yīng)無(wú)解體和燃燒等現(xiàn)象。

3.9 1.2m跌落試驗(yàn)

如果鋰電池未安裝在設(shè)備里，且每個(gè)包裝內(nèi)裝有超過(guò)24個(gè)電池芯或12個(gè)電池，則要求通過(guò)此項(xiàng)測(cè)試。在水泥地面上鋪一塊18～20mm厚的硬木板，在常溫20±5℃條件下，將包裝件從1.2m高度上自由跌落到木板上，從包裝件的上下、左右、前后六個(gè)方向上，每個(gè)方向跌落1次。要求電池?zé)o滲漏、解體、燃燒、爆炸、破損等

現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

UN38.3測(cè)試側(cè)重于運(yùn)輸安全性能，對(duì)電池的生產(chǎn)工藝要求很高。試驗(yàn)項(xiàng)目較多、耗時(shí)較長(zhǎng)，只有經(jīng)過(guò)這一系列嚴(yán)格測(cè)試，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量安全，將鋰電池在航空運(yùn)輸過(guò)程中的危險(xiǎn)降至最低。

參考文獻(xiàn)

[1]聯(lián)合國(guó)危險(xiǎn)物品運(yùn)輸試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（UN38.3）[S].

[2]便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組：安全要求

（GB 31241-2014）[S].

（責(zé)任編輯：王 波）