Con la expansión continua y el uso generalizado de las baterías, la seguridad de las mismas se está volviendo cada vez más importante. Una vez producidas, los fabricantes de baterías deben realizar estrictas pruebas de seguridad para garantizar la seguridad de las baterías y reducir posibles riesgos y accidentes. ¿Pero qué son exactamente? LIB INDUSTRY presentará las pruebas de durabilidad y los estándares de prueba relacionados para baterías.
A medida que las aplicaciones de baterías continúan expandiéndose en vehículos eléctricos, electrónica de consumo, sistemas de almacenamiento de energía y equipos industriales, la seguridad y la confiabilidad se han vuelto más críticas que nunca. Desde riesgos de fuga térmica hasta daños por vibraciones y estrés ambiental, los fabricantes deben garantizar que cada batería que sale de fábrica cumpla con estrictos estándares de rendimiento y seguridad. Las pruebas de confiabilidad ya no son opcionales: son esenciales para el cumplimiento, el acceso al mercado y la reputación de la marca.
Recientemente, uno de nuestros clientes internacionales elogió la Cámara de prueba de baterías por su control preciso de la temperatura, rendimiento estable y funcionamiento confiable a largo plazo. La cámara permitió pruebas precisas de ciclos térmicos y resistencia a altas temperaturas, lo que ayudó a su equipo de I+D a mejorar significativamente la eficiencia de la validación de la seguridad de la batería. Diseñadas para la simulación de condiciones extremas, las cámaras de pruebas ambientales de LIB proporcionan los entornos controlados necesarios para cumplir con los estándares globales de confiabilidad de baterías.
¿Por qué las baterías necesitan una prueba de confiabilidad antes de salir de fábrica?
Hoy en día, las baterías alimentan una enorme variedad de dispositivos: computadoras portátiles, instrumentos médicos, sistemas aeroespaciales, teléfonos móviles, herramientas eléctricas inalámbricas, juguetes eléctricos para niños y más. De cara al futuro, las baterías también servirán como fuente de energía central para los vehículos eléctricos e híbridos. Teniendo en cuenta cómo se han vuelto las baterías centrales, garantizar su seguridad se ha convertido en una preocupación crítica durante todo el proceso de desarrollo. El tema ganó amplia atención en 2006, cuando una ola de baterías de litio fabricadas por Sony en computadoras portátiles fue retirada del mercado tras informes de explosiones. Desde entonces, han seguido apareciendo incidentes similares relacionados con teléfonos móviles, incluidos los iPhone de Apple. Estos eventos subrayan por qué las pruebas rigurosas de baterías ya no son opcionales; se ha convertido en una parte esencial para llevar al mercado de forma segura cualquier producto que funcione con baterías.
Esta cuestión puede examinarse desde tres ángulos distintos:
1. Desde la perspectiva de los fabricantes de baterías
Al funcionar como OEM para la producción de baterías eléctricas, los fabricantes de baterías deben someter sus productos a pruebas exhaustivas para comprender completamente sus características de rendimiento. Una analogía útil: así como las personas pueden realizar evaluaciones de coeficiente intelectual, evaluaciones de personalidad o pruebas de aptitud física para comprender mejor sus propias fortalezas y guiar sus decisiones personales, los fabricantes de baterías necesitan una visión igualmente profunda de cómo se comportan sus productos en diversas condiciones. Estos datos se convierten en la base para crear algoritmos precisos de gestión de baterías.
2. Desde la perspectiva de los fabricantes de vehículos
Como usuarios finales de la tecnología de baterías eléctricas, los fabricantes de automóviles tienen la responsabilidad de confirmar que las baterías que seleccionan pueden cumplir de manera confiable las expectativas de rendimiento durante toda la vida útil del vehículo, no solo en el lanzamiento, sino durante años de uso en el mundo real.
3. Desde la perspectiva de los organismos de certificación
Actuando como guardianes del mercado, las organizaciones de certificación se basan en estándares y marcos regulatorios establecidos para descartar productos que no cumplen con los requisitos de seguridad, responsabilidad ambiental o rentabilidad. A través de métodos de prueba estructurados, estos organismos trabajan para identificar y bloquear productos de calidad inferior o obsoletos antes de que lleguen a los consumidores.
¿Cuáles son los estándares para la prueba de confiabilidad de la batería?
Estándares internacionales de prueba de baterías ampliamente referenciados
Estos estándares son emitidos principalmente por un puñado de organizaciones clave: la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), la Organización Internacional de Normalización (ISO), Underwriters Laboratories (UL), la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), junto con varios organismos reguladores europeos.
1. Normas internacionales
Las contribuciones de IEC a los estándares de baterías eléctricas se centran en IEC 62660-1:2010 e IEC 62660-2:2010..
Mientras tanto, ISO ha desarrollado una serie de tres partes ( ISO 12405-1:2011, ISO 12405-2:2012 e ISO 12405-3:2014) que cubren baterías de alta potencia, baterías de alta energía y criterios de desempeño de seguridad, respectivamente. Estos estándares se crearon para brindar a los fabricantes un menú de elementos de prueba y metodologías para elegir durante el desarrollo.
2. Estándares de Estados Unidos
UL 2580:2011 , titulada Baterías para vehículos eléctricos , se centra en evaluar cómo se resisten las baterías en condiciones de abuso y con qué eficacia protegen a las personas cuando dicho abuso conduce al fallo. En 2013 se publicó una versión revisada de este estándar.
SAE mantiene uno de los marcos normativos más extensos y mejor establecidos en el sector automotriz.
SAE J2464:2009 , Pruebas de seguridad y abuso para sistemas de almacenamiento de energía recargables para vehículos eléctricos e híbridos fue una de las primeras referencias integrales de pruebas de abuso adoptadas en América del Norte e internacionalmente. Detalla el alcance aplicable para cada prueba, especifica qué datos deben capturarse e incluso recomienda las cantidades de muestra necesarias para las pruebas.
SAE J2929:2011 , Normas de seguridad para sistemas de baterías de propulsión de vehículos eléctricos e híbridos , basadas en estándares anteriores de baterías de energía para establecer puntos de referencia de seguridad que cubren dos escenarios: condiciones de funcionamiento normales y condiciones anormales que podrían surgir mientras se conduce un vehículo eléctrico.
SAE J2380:2013 , Pruebas de vibración de baterías de vehículos eléctricos sigue siendo un estándar ampliamente referenciado para las pruebas de vibración de baterías. Fue desarrollado utilizando datos estadísticos recopilados de pruebas de vehículos en carretera en el mundo real, lo que le da a su metodología una gran relevancia para las condiciones de conducción reales y lo convierte en un valioso punto de referencia.
3. Estándares de otras organizaciones
El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) supervisa la política energética nacional, gestiona el sector energético y financia la investigación de tecnologías relacionadas con la energía. En 2002, el gobierno de Estados Unidos lanzó la iniciativa 'FreedomCAR', que posteriormente produjo manuales de prueba para sistemas de baterías de vehículos eléctricos híbridos, así como protocolos de pruebas de abuso para sistemas de almacenamiento de energía utilizados en vehículos eléctricos e híbridos.
La VDA (Verband der Automobilindustrie) de Alemania se creó para dar coherencia a los estándares en toda la industria automotriz nacional. Entre sus estándares publicados se encuentra VDA 2007 , Battery System Testing for Hybrid Vehicles , que aborda las pruebas de rendimiento y confiabilidad específicamente para sistemas de baterías de vehículos híbridos.
La de la Comisión Económica para Europa ECE R100.2 , titulada formalmente Disposiciones uniformes relativas a la aprobación de vehículos con respecto a requisitos específicos para el tren de energía eléctrica , establece requisitos específicos para vehículos eléctricos en cuatro áreas clave: sistemas de almacenamiento de energía recargables, seguridad funcional y emisiones de hidrógeno. Su segunda sección presenta requisitos recientemente agregados centrados específicamente en la seguridad y confiabilidad de los sistemas de almacenamiento de energía recargable.
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de la batería Cámaras de temperatura y humedad |
Cámara de prueba de abuso térmico para simular el sobrecalentamiento y la fuga térmica de celdas/baterías, módulos y paquetes de iones de litio , que presenta un diseño de seguridad reforzado con detección de humo y extinción de incendios. Cumple con los principales estándares internacionales, incluidos IEC 62660-2, IEC 62133, UL 2580, UL 1642, UL 1973, UL 2054 y SAE J2929.. |
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¿Qué pruebas de confiabilidad deben realizar las baterías?
1. Prueba de ciclo y choque de temperatura
Esta prueba evalúa principalmente los cambios en la integridad de la batería debido a la exposición a cambios de temperatura extremos y repentinos, como la expansión y contracción de los componentes de la batería cuando un vehículo entra o sale de un garaje con calefacción o refrigeración durante el transporte. Durante las pruebas de choque de temperatura y ciclos, la batería se somete a dos límites de temperatura, alta y baja, y se mantiene en cada límite de temperatura durante un tiempo específico. Los ensayos de choque de temperatura y ciclos descritos en normas y reglamentos tienen diferentes límites máximos de temperatura. El límite de temperatura inferior de todas las normas y regulaciones es -40°C (IEC62660-2 tiene una temperatura mínima de -20°C en el caso de funcionamiento bajo tensión), aunque el límite de temperatura superior es diferente.
2.Prueba de estabilidad térmica
Esta prueba evalúa principalmente la estabilidad de la batería a alta temperatura para identificar la temperatura de arranque térmico de la batería o la estabilidad a alta temperatura. Durante la prueba, la temperatura de la batería se aumenta secuencialmente en un paso de 5°C/min, se eleva a la temperatura especificada y se mantiene durante 30 minutos, o hasta que se produzca un daño importante a la batería.
La norma SAEJ2464:2009 es más estricta y no solo requiere una velocidad de calentamiento de 5 °C/min, sino que también mantiene una temperatura de 30 minutos en cada paso de temperatura y requiere una temperatura máxima de 300 °C (más alta que la temperatura máxima de funcionamiento de la batería) hasta que la temperatura alcanza los 300 °C o se produce un autocalentamiento (más de 1,0 °C/min). Se utiliza para evaluar el tiempo de arranque térmico y la estabilidad térmica de la batería.
Otros estándares evalúan el rendimiento de la batería a altas temperaturas, y el objetivo no es alcanzar una condición de fuga térmica, sino evaluar la estabilidad térmica de la batería a esa temperatura. La batería se aumenta secuencialmente desde temperatura ambiente en un paso de 5°C/min hasta 130°C, y se coloca a esta temperatura durante 30 minutos.
3.Prueba de envejecimiento
El rendimiento de las baterías después del envejecimiento a alta temperatura es más estable. La mayoría de los fabricantes de baterías adoptan métodos operativos de envejecimiento a alta temperatura en el proceso de producción. La temperatura es de 45 a 50 grados Celsius durante 1 a 3 días y luego se deja a temperatura ambiente.
Los posibles fenómenos adversos de las baterías quedarán expuestos después del envejecimiento a alta temperatura: como cambios de voltaje, cambios de espesor y cambios de resistencia interna son pruebas directas de los indicadores integrales de seguridad y rendimiento electroquímico de estas baterías.
Métodos y casos de prueba de confiabilidad de la batería
de la batería Cámaras de temperatura y humedad |
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Rango de temperatura |
-20 ℃ ～+150 ℃ |
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tipo bajo |
A: -40 ℃ B: -70 ℃ C -86 ℃ |
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Rango de humedad |
20%-98% HR |
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Desviación de temperatura |
± 2,0 ℃ |
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Tasa de calentamiento |
3℃/minuto |
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Tasa de enfriamiento |
1℃/minuto |
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Controlador |
Controlador de pantalla táctil LCD a color programable, interfaz multilingüe, Ethernet, USB |
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Refrigerante |
R404A, R23 |
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Materiales exteriores |
Placa de acero con revestimiento protector. |
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Materiales interiores |
Acero inoxidable SUS304 |
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Configuración estándar |
1 orificio para cable (Φ 50) con enchufe; 2 estantes |
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Función de sincronización |
0,1~999,9 (S,M,H) configurable |
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| Diseño a prueba de explosiones | Cadenas de puertas a prueba de explosiones, ventana de visualización a prueba de explosiones, detector de humo y sistema de rociadores contra incendios. Gabinete a prueba de explosiones. | ||||
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Controlador de pantalla táctil |
Detección de bloqueo de humo y gas |
Robusta sala de trabajo anticorrosión |
Orificio de acceso a la energía integrado |
Prueba de cortocircuito :
1) A 25°C, coloque una sola batería en el ambiente cámara de prueba y déjela reposar durante 30 minutos para garantizar que la temperatura general de la batería individual sea consistente con la temperatura en la cámara de prueba ambiental;
2) Realice la excitación de cortocircuito a la batería única en el paso 1), la resistencia de cortocircuito es de 10 min;
3) Registre el voltaje, la corriente de cortocircuito y los cambios de temperatura de la batería de cortocircuito y pruebe el estado y el peso de la batería individual antes y después del experimento.
Prueba de sobrecarga :
1) A 25°C, coloque una sola batería en la cámara de prueba ambiental y déjela reposar durante 30 minutos para garantizar que la temperatura general de la batería única sea consistente con la temperatura en la cámara de prueba ambiental;
2) Excite la batería única en el paso 1) mediante la sobrecarga, la corriente de sobrecarga es 1C y el tiempo de sobrecarga es 90 minutos;
3) Registre los cambios de voltaje y temperatura de la batería sobrecargada, y el estado y peso de la batería individual antes y después de la prueba.
Prueba de calentamiento :
1) A 25°C, coloque una sola batería en la cámara de prueba ambiental y déjela reposar durante 30 minutos para garantizar que la temperatura general de la batería única sea consistente con la temperatura en la cámara ambiental;
2) Calentar la batería única en el paso 1), la temperatura de calentamiento es de 130 °C y el tiempo de calentamiento es de 60 minutos;
3) Registre los cambios de voltaje y temperatura de la batería calefactora y pruebe el estado y el peso de una sola batería antes y después del experimento.
El equipo necesario:cámara de prueba de temperatura y humedad , cámara de prueba de choque térmico, horno de secado.
Requisitos : Prueba de ausencia de fugas, ventilación, circuito abierto, rotura, explosión y incendio.
Ciclo térmico Propósito: Esta prueba evalúa la integridad del sellado de celdas y baterías y sus conexiones eléctricas internas, y prueba la temperatura de prueba del ciclo de uso.
Procedimiento de prueba: almacene las celdas o baterías a una temperatura de 72 °C durante al menos 6 horas, luego guárdelas a -40 °C durante al menos 6 horas y el tiempo de cambio entre las dos temperaturas no debe exceder los 30 minutos. Cada celda o batería debe probarse durante 10 horas. Ciclo y luego almacenado a temperatura ambiente durante 24 h. Para baterías y celdas grandes, el tiempo de almacenamiento a la temperatura de prueba no debe ser inferior a 12 h.
Requisitos : Sin fugas, sin escape, sin circuito abierto, sin ruptura, sin explosión y sin incendio durante la prueba IEC 62660-2 Prueba de confiabilidad y abuso de baterías de litio para vehículos eléctricos Resistencia a altas temperaturas: las baterías se calientan en un horno de convección natural o de convección forzada, la temperatura del horno se eleva a 130 °C a una velocidad de 5 ± 2/min y la batería se opera a esta temperatura durante 30 minutos.
Ciclos de temperatura. Esta prueba está diseñada para caracterizar la durabilidad térmica de una batería alternando la exposición a ambientes de baja y alta temperatura para inducir expansión y contracción.
Coloque la batería en la cámara de prueba durante 5 ciclos y observe durante 1 hora después del final. La muestra de prueba de calentamiento estándar de la batería de litio U11642 se calienta en un horno de convección natural o de convección forzada. La temperatura del horno se eleva a 130°C a una velocidad de 5±2°C/min y se mantiene durante 10 minutos.
Resumen y nuestro servicio
Las baterías se han convertido en una parte esencial de la vida cotidiana. Las baterías se utilizan ampliamente en diversas industrias, por lo que las pruebas de paquetes de baterías, módulos de baterías y celdas son fundamentales para la seguridad del usuario. Con la popularización de los vehículos eléctricos, también aumentará la demanda de seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos. Realizar pruebas de capacidad y ciclo de vida completo es un paso fundamental para verificar la seguridad y durabilidad de la batería. 
Cuando elige LIB INDUSTRY, trabajará con nuestro equipo profesional con amplio conocimiento en pruebas de rendimiento de baterías y otras ventajas:
● Nuestros expertos lideran el camino en las pruebas de baterías y continúan apoyándolo a lo largo de toda la cadena de valor, desde el componente hasta el producto final, manteniéndolo por delante de la competencia.
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