UL1642鋰電池安全測試標準
簡述：UL1642鋰電池安全測試標準是美國安全檢測實驗室公司( 也稱UL公司，Underwriters laboratories Inc.)公司于1985年10月推出的針對鋰電芯安全的規范標準,目前為止共改版三次，現行有效版本為2005年9月(第四版);
UL1642是國際上廣泛認可的評估鋰電芯在遭受到各種故障情況下(如環境溫度改變、無預期外界沖擊、航空運輸等) 電池安全可靠性的權威標準。
l.領域
l.1這些要求包括- 一次(不可重復充電) 和一次( 可重復充電) 理電池。
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品應符合的要求。
l.4這些要求也傾問于降低用戶更換的Li 電池因著火或爆炸而對人身造成的危害。
l.5 這些要求覆蓋含Li 量<5g的技師更換型鋰電池，對于含l i大于5g的鋰電池，即使能滿足本規定，仍需進- 一步測試和檢查以確定是否能夠應用。
1.6 這些要求覆蓋含企屬鋰<4g而每個電芯含企屬鋰<lg的用戶更換型理電池。電池含金屬鋰量>4g或每個電芯企屬鋰量>1g需要求做進- 一步測試和驗證以確定能否實際應用。
1.7 本要求不包括食入理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價害情況。
1.8 產品的某些特征、特性或零部件、材料或整個系統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的附加零部件和終端產品要求進行評估，以保訓可接受的安全水平。
概述
2.
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。
總論
3.
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。
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-電池用到終端產品中，電池的服務和更換僅能由專業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。
3.11Di scharged,Forced將電池同外部電源串聯強制性放電，目的使電池成反極性狀態。
3.12 Discharged,Ful ly當連接一個1002 電阻而且短路電流減小至小于1mA,電池閉環回路電壓低于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 工業材料危險性能參考手冊中標稱的有毒工業產品。
3.16 Temperature-大約23C (730 F)
3.17 Venting-電池或電芯的電解液以液態滴狀或蒸汽從所設計的閥或密封機構中泄漏。
UL1642測試樣品準備清單：
一、電池短路測試：（推薦使用科賽德品牌電池短路試驗機）
室溫短路測試(or 55℃測試)
參照標準:UL1642 (4版) section 10。
試驗設備:數據采集系統、熱電偶、電流測量表、待測電芯。
圖1 室溫55℃短路測試設備圖
測試過程:
1) 準備5只滿充電池。
2) 將熱電偶固定于電池上以便于采集溫度數據,固定位置如下:
3) 把電池安裝在夾具上，將鱷魚夾夾于電池的正負極耳上。將電池置于通風櫥中。線路總阻值不大于0.1Ω。
4) 測試過程中要進行電壓、電流、溫度數據采集。接通電路開始短路測試并監控試驗全過程。
結束試驗條件: 持續放電直至發生爆炸，起火或至終止電壓，電芯表面溫度回復到環境溫度。
判定標準: 電池不爆炸，不起火，表面最高溫度不超過150℃。
二、過充測試：
參照標準:UL1642 (4版) section 11。
試驗設備:Arbin充放電測試儀、熱電偶、耐高溫絕緣膠帶、保溫棉、待測電芯。
過充測試設備圖如上
1)5只滿充電池以0.2C恒定電流放電至規格電壓。
2)將熱電偶固定于電池側壁。打開Arbin充放電測試儀。
3)調用Arbin測試儀中符合試驗要求的程序。程序要求如下:
a) 以恒流充電方法對樣品電池進行充電電流為3lmax的過充測試;
b)充電至電壓達到制造商宣稱的電壓后，保持電壓進行恒壓充電。
結束試驗條件: 測試持續7 小時或達到制造商宣稱的終止狀態或發生爆炸，起火等停止測試。
判定標準:電池不爆炸,不起火。
參照標準:UL1642 (4版) section 13。
試驗設備:Angilent數據采集系統、刀片、熱電偶、耐高溫絕緣膠帶，油壓機。
擠壓測試設備圖
測試步驟如下:
1) 準備5 只滿充電池。
2) 熱電偶安置在電芯殼體上以檢測在試驗過程中的溫度變化。
3) 把電池安裝在夾具上,用鱷魚夾將電池夾好，將電池放置于兩塊水平硬質表面(如鐵) 中間。
4)打開數據采集系統。
5)計算機開始采樣。啟動油壓機，檢查油壓機是否有漏油現象。
6)用金屬塊垂直擠壓電池，當壓力達到13土0.78 kN時將壓力釋放。
7)方形及聚合物電池需要在寬面及窄面擠壓，圓形電池以平行硬質表面的長軸方向進行擠壓，每只樣品僅在一個方向上進行一次測試。
8)樣品在恢復到安全溫度后才能夠接觸。
判定標準:電芯不爆炸，不起火。
參照標準:UL1642 (4版) section 14。
試驗設備:Angilent數據采集系統、熱電偶、9.1kg金屬，重物的沖擊試驗系統、15.8mm圓棒。
測試的步驟:
1) 準備5只滿充電池。將熱電偶固定于電池側壁。
2) 把電池安裝在夾具上,用鱷魚夾將電池夾好，放于重物沖擊平臺在電池垂真的方向中心橫跨一個直徑15.8mm的金屬棒。金屬棒長度至少長子樣品寬度。打開數據朵集系統，計算機開始采樣。
3) 將9.1土0.46 kg重物從610土25mm處自由下落至測試電池上，跌落高度為沖擊重物底部面到樣品表面的距離。
4) 作為可選方法，15.8 mm直徑的金屬棒也可以連接于重物上。
5) 每一個電芯僅允許進行一次擠壓測試。方形2個樣品做寬面，3個樣品做窄面。
判定標準：電芯不爆炸，不起火
五、機械沖擊測試：
參照標準:UL1642 (4版) section 15。
試驗設備:數據采集系統、油壓機、制動油缸、臺體、波形發生器、傳感器、待測電池。
試驗過程:
1) 在試驗前，5只滿充樣品應準確稱量并記錄(小數點后兩位)。
2.)樣品電芯的各個面均做適當的固定。每一個樣品均沖擊三次，沖
擊在三個互相垂直的方向上進行，對于只有兩個對稱軸的樣品(如圓形)，僅進行兩個方向上的測試。
3) 每一個電芯樣品以此種方式進行加速: 最初3毫秒，最小平均加速度75g (g是當地的重力加速度)。加速度峰值在125g及175g。
4) 樣品在測試結束后須觀察6小時，用重新測量重量方式(見表三)評估是否存在漏液或開裂等情況。
判定標準: 電芯不爆炸，不起火。且滿足重量損失比率對照表中相應規定。
六、振動測試：
參照標準:UL1642 (4版) section 16。
試驗設備:振動控制儀(RVC-2 )、功率放大器、振動臺體、傳感器、冷卻風機、待測電池。
試驗過程:
1) 在試驗前，5只滿充樣品應準確稱量并記錄(小數點后兩位)。
2) 樣品電芯在試驗臺上進行振幅為0.03 inch (0.8 mm),最大偏移0.06inch (1.6 mm)的往復振動。以每分鐘增加1HZ的速率從10至55HZ,并在90分鐘或不超過100分鐘內往復一次回到原位。
3) 電芯在三個垂直方向上進行測試，對于只有兩個對稱軸的樣品，電芯只需進行垂直于軸線的測試。樣品在測試結束后還須觀察6小時，用重新測量重量方式評估是否存在漏液或開裂等情況。按照表2中電芯重量與重量損失之間的標準表。
判定標準:電芯不爆炸，不起火。且滿足表3 重量損失比例對照表中相應規定。
七、熱沖擊測試：（推薦使用科賽德品牌熱沖擊試驗箱）
參照標準:UL1642 (4版) section 17。
試驗設備:高低沖擊試驗箱、電壓、內阻測試儀、待測電池。
測試過程:
1) 5只電芯用對流方式或循環熱空氣箱以起始溫度為20 土5℃(68 + 9F)進行加熱。熱箱溫度以5 士2℃(9 土3.6*F)每分鐘的速度升溫至130 土2℃ (266 土3.6’F)并在此溫度下保持10分鐘然后結束試驗。樣品允許冷卻至室溫20 +5℃ 然后進行評估。
2) 在試驗中，樣品被放置在絕緣的表面并進行隔離防止樣品間的接觸。
3 )為安全考慮，熱電偶放置在電芯殼體以測量在試驗過程中熱電偶區域的溫度變化。
判定標準:電芯不爆炸，不起火。
參照標準:UL1642 (4版) section 18。
試驗設備:冷熱沖擊試驗箱、電壓、內阻測試儀、待測電池。
試驗過程:
電芯樣品放置于測試熱箱中，設置溫度循環程序如下表所示:
判定標準:電芯不爆炸，不起火。且滿足表3 漏液或開裂判斷。
九、模擬高空低壓測試：（推薦使用科賽德品牌模擬高空低壓試驗箱）
參照標準: UL1642 (4版) section 19。
試驗設備:模擬高空低壓試驗箱、電壓、內阻測試儀、待測電池。
測試的步驟:
1) 5只滿充樣品在絕對壓力11.6 kPa (1.68 psi)溫度在20 士5′ C (68 士5″ F)情況下放置6小時。
2) 試驗過程中，樣品放置在絕緣的表面并且電池之間相互隔離以便樣品之間互不接觸。樣品在試驗前后需進行稱量。
判定標準:電芯不爆炸，不起火。且滿足表3 漏液或開裂判斷。
十、電池燃燒測試：（推薦使用科賽德品牌電池燃燒試驗機）
參照標準: UL1642 (4版) section 2 0。
試驗設備: 防爆網、火源(煤氣罐)、圓形金屬隔離網、中心有圓孔的試驗臺(圓孔直徑為102mm)
測試分為三步驟進行:
1、5只滿充測試樣品逐一放置在中心挖有直徑102mm圓孔的平板試驗臺上。圓孔結構為每25.4mm含有20個金屬絲網，金屬絲的直徑為0.43mm。平板放置加熱器上部38mm處。圓孔平面板如下圖：
2、控制燃料及氣流率產生明亮藍色燃燒火苗使得支架平板燒成紅色。
3、金屬八角籠跨度610mm,305 mm高，每個方向上，由單層直徑0.25mm鋁金屬線每25.4mm含16-18條線。
鋁八角籠結構上應無破損且牢固。
金屬八角籠如下圖：
注釋:
1) 樣品不應固定，除非在測試過程中樣品有跌落危險。如有必要，樣品可用單金屬絲固定在平板上。
固定僅用于防止樣品不穩定影響測試結果而進行的處理。在此種情況下，單電線應盡可能薄而僅起電池固定作用。
2 )如果5只樣品中的1只穿破網子，可以重新進行一批樣品測試。
結束測試條件: 樣品持續加熱直到防爆閥打開或爆炸或起火或燒焦。
判定標準: 如爆炸,須保證電芯未穿破網子，且未有零部件從網中飛出; 如電芯起火，火焰不能觸碰到網子。
高低溫交變試驗箱在電子(塑膠)行業的應用。 
