リチウムイオン電池の一般的な安全基準にはどのようなものがありますか?{0}}

リチウム-イオン電池（LIB）は複雑な電気化学的および機械的システムであり、数十の国際安全規格の対象となっています。この FAQ では、LIB の安全性の重要な環境側面について説明し、リチウム-イオン電池の一般的な安全基準を確認し、試験担当者の安全を確保するためにカスタム電池試験ラボの使用を検討します。

LIB の安全性の問題の多くは、電圧と温度に対するデバイスの敏感さに起因しています。バッテリーは、-30 ～ 55 度の温度範囲で動作するように指定されています。

55 度を超えると (約 80 度まで)、電解質と電極内での電気化学反応が速くなり、イオンが急速に移動するため、バッテリーのレート特性が向上します。このような条件下では副反応が激しくなり、急速な容量低下につながります。 80 度を超えるとバッテリーは劣化し始め、130 度を超えるとバッテリーのコンポーネントが溶けて発火する可能性があります。

動作電圧と温度は、リチウム電池の安全性に影響を与える 2 つの要素です。

動作電圧と温度は、リチウム電池の安全性に影響を与える 2 つの要素です。この例は NCM セルに適用されます。

低温はバッテリーの性能を低下させ、バッテリーを損傷する可能性がありますが、通常は安全上の問題を引き起こすことはありません。ただし、過充電（過剰な電圧）は、安全上の懸念であるカソードの分解や電解質の酸化を引き起こす可能性があります。過放電（過剰な電圧）は、アノードの固体電解質界面（SEI）の分解を引き起こし、銅箔の酸化を引き起こし、電池をさらに損傷する可能性があります。

電圧と温度に関連する動作上および環境上の問題に加えて、機械的損傷もリチウムイオン電池（LIB）の安全上の問題を引き起こす可能性があります。{0}こうした懸念を考慮して、LIB の安全基準も広範囲にわたっています。

リチウムイオン電池の一般的な安全基準は次の 5 つです。-

1. IEC 62133

2. UN/DOT 38.3

3. IEC 62619

4.UL1642

5.UL2580

IEC 62133 は、リチウムイオン電池および電池の安全性試験規格であり、二次電池およびアルカリ性または非酸性電解質を含む電池の試験に関する安全要件を概説しています。-ポータブル電子製品やその他のアプリケーションで使用されるLIBをテストするために使用されます。 IEC 62133 は、振動や衝撃などの機械的問題だけでなく、消費者や環境を脅かす可能性のある化学的および電気的危険にも対処します。 UN/DOT 38.3 (T1-T8 テストおよび UN ST/SG/AC.10/11/Rev. 5 とも呼ばれる) は、すべての LIB、リチウム金属電池、バッテリーの輸送安全性テストを対象としています。この試験規格は 8 つの試験 (T1 ～ T8) で構成されており、それぞれが特定の輸送上の危険に焦点を当てています。 UN/DOT 38.3 は自己認証規格であり、独立した第三者によるテストは必要ありません。-ただし、インシデントが発生した場合の訴訟リスクを軽減するために、第三者の試験機関を使用するのが一般的です。

リチウム電池の一般的な梱包および安全な輸送基準 (表 1) は次のとおりです。

1. UN3090 リチウム金属電池、部品として輸送

2. UN3480、LIB、コンポーネントとして輸送

3. UN3091 リチウム金属電池の輸送、または機器と一緒に梱包される場合

4. UN3481、機器に入れて輸送または梱包された LIB。

多くの種類のリチウム電池は危険物とみなされ、輸送中に特別な取り扱いが必要です。 IEC 62619 は二次リチウム-イオン電池および電池パックの安全規格を対象としており、電子およびその他の産業用途における LIB の安全用途要件を指定しています。 IEC 62619 標準テスト要件は、定置型アプリケーションと電力供給型アプリケーションの両方に適用されます。

定置型アプリケーションには、通信、無停電電源装置 (UPS)、エネルギー貯蔵システム、ユーティリティ スイッチ、非常用電源、および同様のアプリケーションが含まれます。電動アプリケーションには、フォークリフト、ゴルフ カート、無人搬送車 (AGV)、鉄道および船舶が含まれます。-道路車両を除きます。

UL 1642 はリチウムイオン電池の安全性に関する UL 規格であり、電子製品の電源として使用される一次および二次リチウムイオン電池の標準要件を規定しています。-

UL 1642 の対象範囲:

1. 技術者-交換可能なリチウムイオン電池-には、5.0 グラム（0.18 オンス）以下の金属リチウムが含まれています。リチウム含有量が 5.0 グラムを超えるバッテリーは、要件 (該当する場合) への適合性が判断され、意図された用途への適合性を判断するために追加のテストと検査が行われます。

2. ユーザーが交換可能なリチウム電池。各電気化学セルには 4.0 グラム（0.13 オンス）以下、1.0 グラム（0.04 オンス）以下のリチウム金属が含まれています。 4.0 グラムを超える、または 1.0 グラムを超えるリチウムを含むバッテリーには、バッテリーまたはセルが意図された用途に適しているかどうかを判断するためのさらなる検査とテストが必要です。

UL1642 は、リチウム電池の摂取による毒性のリスク、または電池の損傷や切断によるリチウム金属への曝露のリスクをカバーしていません。

UL2580x は電気自動車バッテリーの UL 安全規格であり、次のようないくつかのテストで構成されています。

高電流バッテリーの短絡:- 完全に充電されたサンプルで実行してください。 -合計回路抵抗を 20 mΩ 以下にしてサンプルを短絡します。スパーク点火はサンプル内の可燃性ガスの存在を検出しますが、爆発や火災の兆候はありません。さらに、蒸気は指定された通気口やシステムから外部に漏れません。ケーシングの破損や電解液の漏れが観察された形跡はありません。短絡テスト後も LIB が引き続き動作する場合、メーカーの仕様に従って充放電サイクルが行われます。-短絡テストは、エネルギー貯蔵アセンブリ（EESA）全体ではなく、サブコンポーネントに対して実行できます。-

Battery Crushing: 完全に充電されたサンプルで実行され、EESA 完全性に対する車両衝突の影響をシミュレートします。短絡試験と同様に、スパーク点火ではサンプル内の可燃性ガス濃度の存在が検出され、爆発や火災の兆候はありません。-有毒ガスは発生しません。

バッテリー セル クラッシング (垂直): 完全に充電されたサンプルで実行します。圧壊試験中に加えられる力はバッテリー重量の 1000 倍に制限する必要があります。破砕試験と同様に、スパーク点火ではサンプル内の可燃性ガス濃度の存在が検出され、爆発や火災の兆候はありません。有毒ガスは発生しません。

LIBテストチャンバー

LIB の完全なテストは本質的に危険な作業です。深放電、短絡、高温、およびさまざまな種類の機械的酷使により、脱ガス、発火、または爆発が発生する可能性があります。

特別に設計された LIB テストおよび保管チャンバーは、人体への傷害の可能性を軽減するために開発されました。一例として、内部および外部防火設備を備えた 90 分間の耐火室内へのウォークインが挙げられます。この室内はテストチャンバーまたはストレージ LIB として使用できます（図 2）。

人々と環境を保護するために設計された機能には次のものがあります。

a) 事故時に内外の圧力のバランスをとるための屋根上の減圧面。

b) 危険または爆発性ガスを迅速に抽出するための高性能換気-。

c) 危険な反応や火災の制御に役立つ不活性ガスを注入する機能。

d) 火災の発生を警告する火災センサーと統合消火システム。

e) 脱気を識別するための追加のガスセンサー、および必要に応じて追加のセンサーと信号リレーの位置を特定します。

要約すると、リチウムイオン電池に含まれるリチウム金属は、電池式システムのユーザーに潜在的な危険をもたらすことを意味します。{0} LIB の安全上の危険には、過放電、短絡、高温、機械的誤用などが含まれます。{3}}リチウムイオン電池には多数の国際安全規格と設計要件があります。-この記事では、リチウムイオン電池の 5 つの一般的な安全基準と、LIB テストチャンバーを指定する際の基本的な考慮事項を紹介します。{7}