UL1642鋰電池安全標準

前　　 言
本標準含有覆蓋UL規(guī)定的大類的產(chǎn)品的基本要求。
這些要求基于合理的工程原理，研究和試驗結論以及現(xiàn)場經(jīng)驗，并且參考了制造商、用戶、檢查機構和其它一些有專業(yè)經(jīng)驗的機構或人士的意見。
A.遵守本標準的要求是制造商在制造產(chǎn)品時應具備的一個基本條件。
B.產(chǎn)品僅能書面滿足本標準條文規(guī)定不足以斷定滿足本標準，比如：當檢測和試驗時，發(fā)現(xiàn)其它特征不滿足本標準安全水平的要求。
C.產(chǎn)品采用的材料或結構與本標準技術要求不符的不能認為符合本標準。如果該產(chǎn)品采用的材料或由采用不同于本標準所列的結構形成；但性能可以符合標準要求的，有可能斷定符合本標準。
D.UL在執(zhí)行客戶的安全測試要求時，并不承諾為客戶的產(chǎn)品負責，UL只是依據(jù)當前水平考慮到的一些實際安全限制及要求為產(chǎn)品提供一個專業(yè)的判斷。UL對產(chǎn)品造成的危害不承擔義務。
E.許多本標準的測試由于其固有的危險性，必須有足夠的人身及財產(chǎn)安全防護措施。

簡　　 介
1. 領域
1.1 這些要求包括一次（不可重復充電）和二次（可重復充電）鋰電池。
這些電池包括金屬Li或Li合金，或Li離子，以及單芯、兩個或兩個以上多芯串/并聯(lián)結構的電池組。
1.2 這些要求包括技師可更換的和用戶可更換的應用。
1.3 這些要求目的是降低鋰電池在用于產(chǎn)品時著火或爆炸的危險。這些電池能否接受并依賴于他們能否滿足所應用的完整產(chǎn)品應符合的要求。
1.4 這些要求也傾向于降低用戶更換的Li電池因著火或爆炸而對人身造成的危害。
1.5 這些要求覆蓋含Li量≤5g的技師更換型鋰電池，對于含Li大于5g的鋰電池，即使能滿足本規(guī)定，仍需進一步測試和檢查以確定是否能夠應用。
1.6 這些要求覆蓋含金屬鋰≤4g而每個電芯含金屬鋰≤1g的用戶更換型鋰電池。電池含金屬鋰量＞4g或每個電芯金屬鋰量＞1g需要求做進一步測試和驗證以確定能否實際應用。
1.7 本要求不包括食入鋰電池及其組成物造成的有毒危害,也不包括當電池被切開時對人造成的傷害情況。
1.8 產(chǎn)品的某些特征、特性或零部件、材料或整個系統(tǒng)與本標準要求的有所不同時，只要包含著火、電擊、對人可能造成傷害的應采用適當?shù)母郊恿悴考徒K端產(chǎn)品要求進行評估，以保證可接受的安全水平。

2. 概述
2.1 測量總論
2.1.1如果一個測量值后面括號里有另一個值時，第二個值可能僅是大概值，第一個值是要求的數(shù)值。
2.2 術語
Lithium battery(ies)和batter(ies)均包含用戶可更換的和技師可更換的鋰電池。

3. 總論
3.1 本標準對一些術語的定義
3.2 Battery-（1）單芯或（2）一組電芯串/并聯(lián)。
3.3 Battery，Primary-僅能放電一次而不能可重復充電的。
3.4 Battery，Secondary-能夠放電和充電許多次的電池。
3.5 Battery，technician-replaceable-電池用到終端產(chǎn)品中，電池的服務和更換僅能由專業(yè)培訓的技師來進行服務和維修的。
3.6 Battery，User-replaceable-電池所用到的產(chǎn)品中，用戶可以自行更換的電池。
3.7 Cell-單個含有正、負極的電化學電芯。
3.8 Charged, fully-按制造商標稱的電容量，電池已被完全充滿儲存于電池中。
3.9 Component, current-limity任何零件在不正常條件下所采用的限流措施，限制電流的零件包括電阻、保險絲或熱切斷部件。
3.10 Current, Abnormal charged對一次性電芯或電池按錯誤的條件充電。
3.11 Discharged, Forced將電池同外部電源串聯(lián)強制性放電，目的使電池最終成反極性狀態(tài)。
3.12 Discharged, Fully當連接一個100Ω電阻而且短路電流減小至小于1mA,電池閉環(huán)回路電壓低于0.2V即認為電池完全放電。
3.13 Discharged, HALF-電池標放容量的一半已經(jīng)從一個滿電池中放出的情況。
3.14 Explosion-當電芯或電池零件被強制性打開并且電芯或電池殼體被撕開或劈成兩半或更多片的情形。
3.15 Material, Toxic-在sax工業(yè)材料危險性能參考手冊中標稱的有毒工業(yè)產(chǎn)品。
3.16 Temperature-大約23℃（73°F）
3.17 Venting-電池或電芯的電解液以液態(tài)、滴狀或蒸汽從所設計的閥或密封機構中泄漏。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
結構/組成

4. 總論
4.1 殼體
鋰電池殼體應有足夠的強度和剛度足以抵抗所濫加的壓力，而不致引起著火。用戶可替換的鋰電池應有足夠的強度而不致于傷到人。
4.2 電解質(zhì)
4.2.1用戶可更換的電池不應含有壓力蒸氣或噴出傷害眼睛的有毒蒸氣和液體,或電池殼體在正常實驗室條件下23℃受沖擊時漏出的有毒液體應小于5ml。
4.3 使用
4.3.1鋰電池應當在使用時采取措施避免不正常的充電電流，測試的電池有一個可接受的充電電流Ic（見18.1）,在不正常條件下，應當在終端產(chǎn)品中采用保護措施：
a.兩個阻塞型零件，比如二極管
b.一個阻塞型零件和一個限流型零件，比如電阻或保險絲， 限流器件應當限制充電電流至1/3值（非正常充電測試值）。
例外1：終端產(chǎn)品應用時電池電路中不要求充電保護的，該種場合電池不會經(jīng)受充電電流。
例外2：電池已測試不會產(chǎn)生爆炸危險。
例外3：可充電電池僅要求一個限流部件，而不是一個阻塞型部件。


性 　　能

5. 總論
5.1 技師更換型電池
5.1.1技師更換型鋰電池應當按10-19節(jié)要求測試， 其中11B節(jié)（強制放電試驗）僅適用于電芯用于電池組的場合，對多電芯安裝，見5.3.1，按10節(jié)短路試驗要求，不應當發(fā)生起火或爆炸,以及14A節(jié)沖擊試驗,15節(jié)微振試驗，18B節(jié)熱循環(huán)試驗或18C節(jié)高度摸擬試驗不應當發(fā)生起火或爆炸。另外在進行短路試驗時，電芯或電池殼體溫度不應超過150℃（302°F）。
在11A節(jié)不正常充電測試，12節(jié)壓縮測試，13節(jié)沖擊測試，或18A加熱測試時會發(fā)生起火或爆炸的電芯或電池應當嚴格受限制而不能用于可能會引起火造成爆炸的環(huán)境。電芯和電池經(jīng)受14A的沖擊試驗，15節(jié)的振動試驗，18B熱循環(huán)試驗以及18C的高度摸擬試驗，對這些測試電池泄漏應符合表5.1損失標準：

表5.1 漏液或泄漏質(zhì)量損失標準

電芯或電池的質(zhì)量 最大質(zhì)量損失
不超過1g 0.5％
1～5g 0.2％
＞5g 0.1％

5.2 用戶更換的電池
5.2.1 用戶可更換的電池按10-19節(jié)測試。11B強制放電試驗僅適用于多電芯應用的場合。除了應滿足技師可更換的電芯或電池的要求外，消費者（用戶）可更換的電芯或電池當遭遇12節(jié)擠壓（壓縮）測試，13節(jié)沖擊測試時還不應當爆炸或起火。
5.2.2 在按19.2節(jié)燃燒測試，19.3節(jié)噴射測試，表6.2每組的5個試樣僅有一個不符合要求時,另外一組5個試樣都應當測試，第二組的這5個試樣應當符合要求。
5.3 多電芯安裝
5.3.1 技師更換型或用戶更換型電芯若用于多電芯安裝場合或電池包的場合,還應當進行10.3節(jié)測試和11B測試，測試后不應當起火，不爆炸。另外10.3節(jié)測試還要求電池滿足5.1.1節(jié)、5.2.1節(jié)以及10節(jié)短路測試要求。

6. 樣品
6.1 一次電池（略）
6.2 新的二次電芯或電池以及經(jīng)過充放電循環(huán)的二次電芯或電池，按10-19節(jié)要求測試，測試樣品數(shù)量見表6.2。對用戶可更換的二次電芯和電池測試用樣品數(shù)量見表6.4。當一組具有不同尺寸的電芯或電池， 他們采用近似的電化學原理制造，可以選取一個代表尺寸進行測試。
　 表6.1 技師更換型一次電池測試用數(shù)量（略）
　 表6.2 技師更換型二次電池測試用數(shù)量
測試項目 新的 充/放電循環(huán)的
電性能測試
室溫短路a,c 5 5
60℃(140°F)短路 5 5
非正常充電 5 5
放電b 5 5

機械試驗
擠壓c 5 5
沖擊 5 5
加速度 5 5
振動 5 5

環(huán)境試驗
加熱 5 5
熱循環(huán) 5 5
高空摸擬 5 5

　 a. 串/并聯(lián)應用見10.3節(jié)
　 b. 串聯(lián)應用見11B.2節(jié)
　 c. 測試樣品處于充滿電狀態(tài)。
表6.3 用戶可更換型一次電池測試用數(shù)量（略）

表6.4 用戶更換型二次鋰電池測試用樣品數(shù)量
測試項目 新的 充/放電循環(huán)的
燃燒試驗 5 5
噴射試驗 5 5
用戶可更換型二次電池測試項目其余同表6.2
7. 樣品條件
7.1 熱箱暴露
　　 本條在1999年6月24日已刪除
7.2 熱循環(huán)試驗
　　 本條在1999年6月24日后調(diào)整后見本標準18B
7.3 放電（一次電池）（略）
7.4 充放電循環(huán)
7.4.1 二次電芯測試溫度25℃，電芯按照制造商的要求連續(xù)循環(huán)，循環(huán)至容量為初始標稱容量的25％時或連續(xù)循環(huán)90天終止，循環(huán)可單獨做或整組做。在按表6.2和表6.4所示測試前應重新充電。
8. 重要的試驗注意事項
　 8.1 某些鋰電池在按10-19節(jié)測試時可能爆炸， 個人須防護好以免飛出碎片、爆破力突然釋放的熱量以及爆炸噪音產(chǎn)生危害。試驗區(qū)域應通風良好。
　 8.2 在按10、13、17節(jié)部分測試時，電池殼體溫度應當檢測在電池外表面溫度超過90℃時，所有參與測試人員均不能接觸其外表面。
8.3 為安全起見，19.2節(jié)燃燒（烘烤）試驗時，19.3節(jié)拋射試驗應當在單獨與觀察者隔離的空間進行。
9. 溫度測量
9.1 熱電偶絲面積≤0.21mm2，≥0.05mm2，并配合熱電勢測量設備
9.2 測量時熱電偶應緊貼電池殼體表面


　　　　　　　　　　 技師更換型和用戶更換型電池測試
電性能試驗
10. 短路試驗
10.1 每個測試電池樣品正、負極采用阻值＜0.1Ω的Cu線短接，電池放電直至起火或爆炸，或直至電池完全放電，殼體溫度重新降至室溫停止。
10.2 試驗在室溫和60±2℃進行，電池在室溫或60±2℃達到與環(huán)境平衡穩(wěn)定后再短接。
10.3 除非制造商指明是串聯(lián)或并聯(lián)，電池應單獨測試。對于串聯(lián)或并聯(lián)應用， 另外五套電池需進行測試，采用電池的最大數(shù)目根據(jù)所用串/并聯(lián)數(shù)目定。
10.4 當電池中有過流或熱保護裝置時且已經(jīng)過UL認證的， 需將電池在保護裝置未打開的最大負載情況下測試，沒有認證過的保護性裝置則須將之短接。
10.5 樣品應不起火、不爆炸，外殼或電池殼體溫度不超過150℃。
11. 加熱測試見18A
11A 非正常充電測試
　 11A.1 將電池按制造商提供的容量放掉后進行測試
11A.2 每個電池樣品遭受的充電電流為3倍的制造商普通指定的充電電流，將電池連接于一直流電源上。 特殊充電電流的獲得是通過串聯(lián)一特殊尺寸和規(guī)格的電阻后獲得的。試驗時間通過下式計算：
tc=2.5C/3Ic

　　 tc—充電時間（h）；C—容量（Ah）；Ic—制造商一般指定的充電電流（A）
　　 最小測試時間應為48h，這并不要求初始充電電流維持48h。
11A.3 當電池經(jīng)過認證的過流或熱保護裝置時，電池按最大負載而不引起保護裝置起作用的條件測試。未經(jīng)過認證的保護裝置則應將起短接后試驗。
11A.4 樣品應不起火不爆炸
11B 強制放電試驗
11B.1 本測試適用于多電芯組合應用的場合，比如電池組。
11B.2 一個完全放電的電芯被強制性串聯(lián)同型號的新電芯，串聯(lián)的新電芯數(shù)目=串聯(lián)應用的最大數(shù)目-1。5個電芯在室溫完全放電后測試。
11B.3 當完全放電的電芯與特定數(shù)目的新電芯串接好后，形成的電池組進行短路測試。
11B.4 正、負極端子連接到阻值小于0.1Ω的Cu線上，電池放電直至起火或爆炸， 或者直至電池殼體溫度回落至接近室溫時試驗終止。
11B.5 若已經(jīng)有經(jīng)過安標認證的過流和熱保護裝置在測試中起反應，試驗應在不引起保護裝置起作用的最大負載下進行，沒有經(jīng)過認可的保護裝置則應短路。
11B.6 樣品應不起火、不爆炸

機械測試
12. 壓縮測試(Crush Test)
12.1 電池兩個平的表面之間進行壓縮，壓縮力通過一個直徑為32mm的液壓活塞施加,壓縮持續(xù)進行直至壓力達到17.2Mpa，施加的壓力為13KN，當達到最大壓力后泄壓。
12.2 一個圓柱型或方型電池受壓時其長軸線平行于液壓裝置的平面。 方形電池還應沿長軸方向轉90℃，目的使寬側及窄側均承受壓縮，每個樣品電池僅承受1個方向的壓縮力，每個測試采用獨立的電池。
12.3 鈕扣電池在平面方向施壓。
12.4 樣品不起火、不爆炸。
13. 沖擊試驗(Impact)
13.1 測試樣品電池放在平面上，將一直徑15.8mm的棒放在樣品中心， 讓重量9.1Kg的重物從610mm高度落到試樣上。
13.2 圓柱形或方形電池受沖擊時，其長軸應平行于平面并且與放在試樣中心的15.8直徑的棒的曲面垂直。 方形電池應沿長軸方向轉90度，以使寬側和窄側均承受沖擊。每個樣品電池只承受一個方向的沖擊，每個測試都采用獨立試樣。
13.3 鈕扣電池平面平行于平面，15.8mm的棒的曲面位于其中心。
13.4 樣品應不起火、不爆炸。
14. 潮濕試驗。（刪除）
14.A Shock Test（加速度測試）
　　 本條2000年6月26日后加入生效
14.A.1 電芯放在固定夾具上，每個面均應固定。每個電芯均應承受3個同等大小的加速，每個電芯沿三個相互垂直的方向加速，除非電芯形狀只有兩個方向， 每次振動加速方向應垂直于電芯的表面。加速度要求：初始3ms內(nèi)最小平均加速度應達到75g(g-重力加速度)。峰值加速度介于125-175g。試驗溫度20±5℃。
14.A.2 樣品應不起火、不爆炸，另外樣品不漏液。
15. 振動試驗（Vibration Test）
15.1 電池經(jīng)受簡單的調(diào)諧振動，振幅為0.8mm。
15.2 振動頻率在10-55Hz范圍內(nèi)以1Hz/min的速率變化，在90-100min內(nèi)恢復回來,電池沿3個相互垂直的方向振動，對于只有兩個軸向的電池，電池應沿垂直于每個軸的方向測試。
15.3 樣品應不起火、不爆炸、不泄漏。

環(huán)境測試
16A 加熱測試
16A.1 樣品在一自然對流或強制對流烘箱中加熱，烘箱溫度以5±2℃/min速度升溫至150℃，并保持10min后停止。
16A.2 樣品應不起火、不爆炸
16B 熱循環(huán)測試
16B.1 電池放于測試室內(nèi)并承受以下循環(huán)：
a) 30min內(nèi)升溫至70±3℃，保溫4h。
b) 30min內(nèi)降溫至20±3℃，保溫2h。
c) 30min內(nèi)升溫至40±3℃，保溫4h。
d) 30min內(nèi)降溫至20±3℃。
e) 重復上述循環(huán)9次。
f) 10次循環(huán)后，電池放置7天待檢。
16B.2 樣品應不起火、不爆炸、不漏液。
16C 低壓（高空模擬）實驗
16C.1 樣品電池在絕對壓力為11.6Kpa(1.68psi)、20±3℃（68±5°F）條件下貯存6小時。
16C.2 做為高空模擬實驗的結果，樣品電池不應爆炸中或起火,特別是樣品不能有5.11中所描述的穿孔或泄漏。

用戶可替換鋰電池檢測
17. 火烤實驗
18. 燃燒顆粒測試
18.1 每個檢測電池被擺放在每英寸(25.4mm)20孔的鋼絲網(wǎng)上,鋼絲0.017英寸粗。絲網(wǎng)置于距燃燒器1-1/2(38.1mm)英寸的距離上。 燃油和空氣以提供明亮藍色火焰的速度噴射，這樣鋼絲網(wǎng)燒變成明亮紅色。1個粗石棉布面板置于與鋼網(wǎng)中央垂直距離3英尺（0.91m）的位置。粗石棉布片一碼見方， 由四層每平方碼0.4-0.6盎司重的粗石棉布材料構成。試驗樣品被置于火星或燃燒顆粒能噴射到粗石棉布片中央的位置。在某些情況下，它應被要求將實驗樣品圈在網(wǎng)內(nèi)，然后點燃燃燒器，觀察電池至其爆炸或被摧毀。
18.2 當電池進行19.1所描述的實驗時，粗石棉布面扳不會點燃。
18.3 噴射實驗
18.3.1 當進行18.3.2所述實驗時，爆炸電池沒有任何部分穿透網(wǎng)屏，沒有部分或全部電池突出網(wǎng)屏。
18.3.2 實驗電池置于中間直徑4英寸的孔并蓋有蓋板的平面桌上。 蓋板由每英尺20孔的鋼絲網(wǎng)構成或鋼絲0.017英寸（0.43mm）。在試樣周圍安置一個每面2英尺寬（610mm）、1英尺高(305mm) 共8面的絲網(wǎng)屏風。金屬網(wǎng)由直徑0.010英寸(0.25mm)金屬絲按每英寸16-18絲構成。樣品放在金屬網(wǎng)上，蓋住桌中央的孔，然后進行加熱直至爆炸或至其被摧毀。其中安全閥朝向平行于石棉布。

　　　　　　 標　　識
19. 總論
19.1 電池應標識制造商名字、商標名或商標和款式設定。
19.2 電池應標識“Warning”并有以下或等效的表述：
“電池有著火、爆炸和燃燒的危險，不要重新充電、拆卸、擠壓、加熱超過212°F或焚燒”
　　 “Risk of fire, explosion and bums. Do not recharge,
disassemble, Crush, heat above 212°F, or incinerate”
　　 例外1：圓柱形電池容量小于300mAh或鈕扣電池，如果測試表明沒有這些危險則不要求標識。
　　 例外2：在8-19節(jié)部分指定的條件沒有出現(xiàn)危險的可不必標識。
　　 例外3：電池容量為300-950mAh的可標識“WARNING”并且采用以下類似的指標描述“Risk of
explosion. Do not Recharge, or
incinerate.”如果電池空間不夠標識“CAUTION”可標識在包裝上。
　　 例外4：用戶可更換的電池標識“CAUTION”而不是“WARNING”。
19.3 用戶可更換的電池應標識“CAUTION”和以下或等效的表述：
　　 “著火、燃燒的危險，不要重新充電、拆卸、加熱超過212°F或焚燒。電池不要讓小孩接觸，使用前放在原始包裝中。用過的電池應妥善處置，不要放入口中。如果吞咽,則應立即聯(lián)系你的醫(yī)生或當?shù)刂卸緳z測中心。”
　　 例外1：上述最后兩句僅適用于直徑＜32mm，厚小于3.8mm的電池。
　　 例外2：按8.19節(jié)測試沒有發(fā)現(xiàn)危險的不需標識這此
19.4 用戶可更換的電池應永久標識以下語句：
　　 “僅能采用原廠電池更換，使用別的電池可能會出現(xiàn)著火和爆炸的危險，按用戶操作手冊更換。”
　　 例外：如果終端產(chǎn)品不包含這些要求，電池操作或維修手冊則應按如下標識“更換和維護電池應按手冊要求進行”。
19.5 操作和維修手冊應為用戶提供完整的指示,比如如何更換和處理用過的電池。這些信息包括以下內(nèi)容：
　　 a)警告按下述或等效語言表述：
　　 “CAUTION-若處理不當，本裝置使用的電池有著火和化學燃燒的危險。
不要重新充電、拆除、加熱至100℃以上或焚燒，采用原廠電池更換，使用別的電池會有著火或爆炸的危險。”
　　 b)怎么更換電池說明末尾應有以下表述：
　　 “正確處理用過的電池，遠離小孩，不要拆除和放入火中。”
19.6 如果制造商在多個工廠制造電池，每個電池包裝應當有一個明確的標識以確認該電池是哪個工廠生產(chǎn)的。 ---- （整理自網(wǎng)絡，部分資料缺失）