Test sulle celle della batteria — IEC 62133-2 / IEC 62619 / UN 38.3

Che cos'è Prove su celle?

I test sulle celle sono il gruppo di test che valutano le prestazioni, la durata e il comportamento di sicurezza della cella, la più piccola unità elettrochimica di un sistema batteria. Costituiscono la base per i test di moduli e pacchetti.

Scopo di Prove su celle

Lo scopo è verificare che la cella soddisfi le caratteristiche elettriche dichiarate e si comporti in modo sicuro in condizioni di abuso e fornire dati per una progettazione di livello superiore.

A quali prodotti si applica Prove su celle?

Celle cilindriche agli ioni di litio
Cellule prismatiche
Celle a sacchetto
Celle ai polimeri di litio
Celle di stoccaggio industriali

In quali settori si utilizza Prove su celle?

BatteriaVeicolo elettricoAutomobilisticoEnergiaElettronica

Norme relative a Prove su celle

CEI EN 62133-2Sicurezza nelle celle e nelle batterie al litio portatili test
IEC 62619sicurezza delle batterie al litio nelle applicazioni industriali test
IEC 62620celle e batterie al litio industriali test
ONU 38.3Test di sicurezza per il trasporto su batterie al litio test
UL 1642sicurezza nelle celle al litio test
UL2580La sicurezza nelle batterie dei veicoli elettrici test
IEC 62133La sicurezza nelle celle e nelle batterie portatili test
UL 2054Sicurezza nelle batterie per uso domestico e commerciale test
ISO 12405Condizioni di prova per pacchi batterie al litio per veicoli elettrici test
UNECE R100sicurezza dei veicoli elettrici e delle batterie test

Condizioni di Prove su celle

Metodo di ricarica: Parametri CC-CV dichiarati dal produttore
Temperatura di riferimento: Temperatura ambiente definita nella norma
Limiti di tensione: Tensioni di taglio superiore e inferiore dichiarate dal produttore
Misura di sicurezza: I test di abuso vengono eseguiti in una camera protetta dalle esplosioni

Apparecchiatura per Prove su celle

Canali di test della batteria (ciclatore)
Camere termiche
Cella di prova protetta contro le esplosioni e sfiato del gas
Registrazione multicanale di temperatura e tensione

Requisiti del campione per Prove su celle

Il numero di campioni è determinato dalla norma applicabile
I valori limite di carica/scarica stabiliti dal produttore devono essere forniti per iscritto
Le cellule devono completare il periodo di riposo richiesto dallo standard prima del test
È necessaria una scheda dati di sicurezza (SDS).

Durata di Prove su celle

I test delle prestazioni possono richiedere giorni e i test di vita possono richiedere mesi. I test di sicurezza vengono generalmente completati entro pochi giorni.

Procedura di Prove su celle

1La cella viene identificata e i suoi valori dichiarati vengono registrati.
2La capacità iniziale e la resistenza interna vengono misurate mediante carica-scarica.
3Vengono applicati i test prestazionali richiesti dalla norma.
4I test di sicurezza e di abuso vengono eseguiti con campioni separati.
5Tensione, corrente, temperatura e osservazioni vengono registrate in ogni test.

Criteri di accettazione di Prove su celle

I criteri di accettazione sono definiti nella norma applicata. Criteri tipici nei test di sicurezza sono l'assenza di incendi, esplosioni e perdite; nei test prestazionali è richiesto il rispetto dei valori dichiarati.

Valutazione dei risultati

I risultati vengono valutati per campione e come set. I risultati a livello di cellula non possono essere generalizzati direttamente a livello di confezione; per il livello superiore è richiesta una verifica separata.

Rapporto di Prove su celle

Norma applicata e revisione
Identificazione delle cellule, chimica e valori dichiarati
Elenco dei test e dei parametri applicati
Registrazioni di tensione, corrente e temperatura
Osservazioni e fotografie

Accreditamento

EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.

Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Ambito e autorizzazioni

Regolamenti correlati

ONU 38.3 (trasporti)
Regolamento UE sulle batterie
UNECE R100 (applicazione per veicoli)

Batarya Testleri — Cosa copre questo ambito di prova?

La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Prove su celle; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.

I test sulle batterie rispondono a tre domande distinte, ciascuna con il proprio corpo normativo: la batteria può essere trasportata, è sicura in uso, fornisce le prestazioni dichiarate? Queste tre domande vengono spesso confuse tra loro, e la confusione ha conseguenze commerciali: non si può entrare in un mercato con un rapporto di trasporto né effettuare una spedizione con un rapporto di sicurezza del prodotto.

Sul lato trasporto, UN 38.3 è un passaggio obbligatorio; una batteria priva di tale evidenza non può essere spedita. Sul lato sicurezza è l'applicazione a determinare cosa si applica: IEC 62133-2 per i prodotti portatili, IEC 62619 e IEC 63056 per le applicazioni industriali e di accumulo energetico, UNECE R100, UL 2580 e ISO 6469 per i veicoli elettrici. Sul lato prestazioni si misurano capacità, resistenza interna, vita ciclica, autoscarica, accettazione della carica e comportamento in funzione della temperatura.

La distinzione di LIVELLO è essenziale in questa famiglia ed è l'argomento che genera più discussioni nella catena di fornitura. Cella, modulo e pacco vengono valutati separatamente; un certificato ottenuto per una cella non dimostra la conformità del pacco. Oltre alle celle, il comportamento del pacco è determinato dal sistema di gestione della batteria, dal progetto di raffreddamento, dalla struttura meccanica, dalla disposizione delle interconnessioni e dal coordinamento dell'isolamento. Inserire il rapporto del fornitore di celle nel fascicolo del pacco è un approccio comune ma inadeguato.

La fuga termica e la sua propagazione sono l'argomento più critico del settore. Una cella al litio può innescare una reazione chimica autosostenuta se danneggiata o surriscaldata; a quel punto rimuovere il calore dall'esterno di solito non è più possibile. Le norme moderne trattano quindi la fuga termica di una singola cella come uno scenario di guasto INEVITABILE e cambiano la domanda: l'evento si propaga alle celle vicine, cosa rilascia all'esterno del pacco e quanto tempo resta all'utente per fuggire?

In questo ambito il sistema di gestione della batteria viene valutato non come una scheda elettronica ma come una FUNZIONE DI SICUREZZA. Si dimostra che le protezioni da sovraccarica, sovrascarica, sovracorrente e sovratemperatura entrano effettivamente in funzione, che il sistema si porta nello stato sicuro in caso di guasto e che il suo software è stato verificato. Nelle applicazioni industriali e veicolari questa valutazione è legata a quadri di sicurezza funzionale.

Il lato normativo si sta rapidamente inasprendo. Il Regolamento Batterie (UE) 2023/1542 va oltre la sicurezza e introduce obblighi di dichiarazione dell'impronta di carbonio, percentuale di contenuto riciclato, dichiarazione di durabilità e capacità, passaporto della batteria e rimovibilità per le batterie portatili. Ciò estende l'ambito dei test oltre le classiche prove di sicurezza.

Gruppi di metodi in questo ambito

Abuso elettrico
Sovraccarica, sovrascarica, cortocircuito esterno, scarica forzata e carica sbilanciata. È qui che si vede se i circuiti di protezione funzionano realmente.
Abuso meccanico
Vibrazione, urto, schiacciamento, penetrazione, caduta libera e ribaltamento. Si monitora se si verificano condizioni di cortocircuito interno.
Prove termiche
Ciclazione termica, shock termico, stoccaggio ad alta temperatura, esposizione al fuoco e propagazione della fuga termica.
Prove ambientali
Umidità, bassa pressione, nebbia salina e, se necessario, immersione; questi vengono in primo piano nelle applicazioni veicolari e outdoor.
Misurazioni delle prestazioni
Capacità, energia e potenza, resistenza interna, efficienza, vita ciclica, vita calendariale e comportamento in funzione della temperatura.
Verifica BMS
Verifica delle soglie di protezione, della funzione di bilanciamento delle celle, della comunicazione e della risposta ai guasti.

Confusioni frequenti in questo ambito

UN 38.3 non è un certificato di sicurezza del prodotto; dimostra solo la conformità al trasporto.
Un certificato di cella non dimostra la conformità del pacco. Il pacco viene valutato separatamente con la propria architettura.
Due pacchi costruiti con la stessa cella danno risultati diversi; raffreddamento, interconnessione e struttura meccanica sono determinanti.
Una prova prestazionale non è una prova di sicurezza. Un rapporto sulla vita ciclica non soddisfa i requisiti di sicurezza.
Per una batteria di veicolo elettrico, un rapporto UL 2580 e l'omologazione UNECE R100 non sono la stessa cosa; uno è una valutazione normativa, l'altra un regime di omologazione.
Una batteria per veicoli trasferita a un'applicazione di seconda vita entra in un nuovo profilo di utilizzo; la valutazione precedente non può essere trasferita direttamente.

Quali decisioni supportano questi risultati

Conformità al trasporto e sintesi delle prove per la spedizione
Dichiarazione di sicurezza del prodotto e accesso al mercato
Dichiarazioni di prestazione, durabilità e impronta di carbonio ai sensi del Regolamento Batterie
Valutazione dell'impatto di un cambio di fornitore di celle o di BMS
Processi di collaudo in sito per un sistema di accumulo energetico

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Domande frequenti su Prove su celle

Se una cella supera il test, anche la batteria risultante è conforme come pacco?

Non direttamente. La propagazione termica, il comportamento del BMS e la protezione meccanica vengono valutati separatamente a livello di pacco. I test di cella, modulo e pacco pertanto non si sostituiscono a vicenda.