배터리의 지속적인 확장과 광범위한 사용으로 인해 배터리의 안전성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 배터리 제조업체는 배터리가 생산된 후 엄격한 안전 테스트를 실시하여 배터리의 안전성을 보장하고 잠재적인 안전 위험 및 사고를 줄여야 합니다. 그런데 그것들은 정확히 무엇입니까? LIB INDUSTRY에서는 배터리의 내구성 시험 및 관련 시험기준을 소개합니다.
배터리 응용 분야가 전기 자동차, 가전 제품, 에너지 저장 시스템 및 산업 장비 전반으로 계속 확장됨에 따라 안전과 신뢰성이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 열폭주 위험부터 진동 손상 및 환경적 스트레스에 이르기까지 제조업체는 공장에서 출고되는 모든 배터리가 엄격한 성능 및 안전 표준을 충족하는지 확인해야 합니다. 신뢰성 테스트는 더 이상 선택 사항이 아닙니다. 규정 준수, 시장 접근 및 브랜드 평판을 위해 필수적입니다.
최근 우리 해외 고객 중 한 명이 LIB를 칭찬했습니다. 배터리 테스트 챔버입니다 . 정확한 온도 제어, 안정적인 성능 및 안정적인 장기 작동을 위한 이 챔버는 정확한 열 순환 및 고온 내구성 테스트를 가능하게 하여 R&D 팀이 배터리 안전 검증 효율성을 크게 향상시키는 데 도움이 되었습니다. 극한 조건 시뮬레이션을 위해 설계된 LIB의 환경 테스트 챔버는 글로벌 배터리 신뢰성 표준을 충족하는 데 필요한 제어된 환경을 제공합니다.
공장을 떠나기 전에 배터리에 신뢰성 테스트가 필요한 이유는 무엇입니까?
오늘날 배터리는 노트북, 의료 기기, 항공 우주 시스템, 휴대폰, 무선 전동 공구, 어린이용 전기 장난감 등 다양한 장치에 전력을 공급합니다. 앞으로 배터리는 전기차와 하이브리드 자동차를 구동하는 핵심 동력원 역할도 하게 될 것이다. 중앙 배터리가 어떻게 변화했는지를 고려하면 개발 과정 전반에 걸쳐 배터리의 안전을 보장하는 것이 중요한 관심사로 바뀌었습니다. 이 문제는 2006년에 소니에서 제조한 노트북 컴퓨터에 사용된 리튬 배터리가 폭발 사고로 인해 회수되면서 광범위한 관심을 끌었습니다. 그 이후에도 Apple iPhone을 비롯한 휴대폰과 관련된 유사한 사건이 계속해서 표면화되었습니다. 이러한 이벤트는 엄격한 배터리 테스트가 더 이상 선택 사항이 아닌 이유를 강조합니다. 이는 배터리 구동 제품을 안전하게 시장에 출시하는 데 필수적인 부분이 되었습니다.
이 문제는 세 가지 다른 각도에서 조사될 수 있습니다.
1. 배터리 제조사 입장에서
파워 배터리 생산을 위한 OEM 역할을 하는 배터리 제조업체는 성능 특성을 완전히 이해하기 위해 광범위한 테스트를 통해 제품을 실행해야 합니다. 유용한 비유: 개인이 자신의 장점을 더 잘 이해하고 개인적인 결정을 내리기 위해 IQ 평가, 성격 평가 또는 체력 테스트를 받을 수 있는 것처럼, 배터리 제조업체는 제품이 다양한 조건에서 어떻게 작동하는지에 대한 철저한 통찰력이 필요합니다. 이 데이터는 정확한 배터리 관리 알고리즘을 구축하기 위한 기초가 됩니다.
2. 자동차 제조사의 관점에서
파워 배터리 기술의 최종 사용자로서 자동차 제조업체는 자신이 선택한 배터리가 출시 시점뿐만 아니라 실제 사용 기간 동안 자동차의 전체 수명 동안 성능 기대치를 안정적으로 충족할 수 있는지 확인할 책임이 있습니다.
3. 인증기관의 관점에서
시장의 문지기 역할을 하는 인증 기관은 확립된 표준과 규제 프레임워크에 의존하여 안전, 환경적 책임 또는 비용 효율성이 부족한 제품을 가려냅니다. 구조화된 테스트 방법을 통해 이러한 기관은 표준 이하이거나 오래된 제품이 소비자에게 도달하기 전에 식별하고 차단하기 위해 노력합니다.
배터리 신뢰성 테스트 기준은 무엇입니까?
널리 참조되는 국제 배터리 테스트 표준
이러한 표준은 주로 IEC(국제전기기술위원회), ISO(국제표준화기구), UL(Underwriters Laboratories), SAE(Society of Automotive Engineers) 및 다양한 유럽 규제 기관 등 소수의 주요 조직에서 발행됩니다.
1. 국제표준
전원 배터리 표준에 대한 IEC의 기여는 중심으로 이루어졌습니다. IEC 62660-1:2010 및 IEC 62660-2:2010을 .
한편 ISO는 세 부분으로 구성된 시리즈를 개발했습니다 . ISO 12405-1:2011, ISO 12405-2:2012 및 ISO 12405-3:2014의 고출력 배터리, 고에너지 배터리 및 안전 성능 기준을 각각 다루는 이러한 표준은 제조업체에 개발 중에 선택할 수 있는 테스트 항목 및 방법론 메뉴를 제공하기 위해 만들어졌습니다.
2. 미국의 규격
UL 2580:2011은 라는 제목의 전기 자동차용 배터리 배터리가 남용 상황에서 어떻게 견디는지, 그러한 남용으로 인해 고장이 발생할 때 사람들을 얼마나 효과적으로 보호하는지 평가하는 데 중점을 둡니다. 이 표준의 개정판이 2013년에 출시되었습니다.
SAE는 자동차 부문에서 가장 광범위하고 잘 확립된 표준 프레임워크 중 하나를 유지하고 있습니다.
SAE J2464:2009 , 전기 및 하이브리드 전기 자동차용 충전식 에너지 저장 시스템에 대한 안전 및 남용 테스트는 북미 전역과 국제적으로 채택된 최초의 포괄적인 남용 테스트 참고 자료 중 하나입니다. 각 테스트에 적용 가능한 범위를 명시하고, 캡처해야 하는 데이터를 지정하며, 테스트에 필요한 샘플 수량도 권장합니다.
SAE J2929:2011 , 전기 및 하이브리드 차량 추진 배터리 시스템에 대한 안전 표준은 이전 전원 배터리 표준을 기반으로 구축되어 두 가지 시나리오, 즉 정상 작동 조건과 EV 주행 중에 발생할 수 있는 비정상 조건을 포괄하는 안전 벤치마크를 설정합니다.
SAE J2380:2013 , 전기 자동차 배터리의 진동 테스트는 배터리 진동 테스트에 대해 널리 참조되는 표준으로 남아 있습니다. 이는 실제 차량 도로 테스트에서 수집된 통계 데이터를 사용하여 개발되었으며, 이는 방법론이 실제 운전 조건과 밀접한 관련성을 부여하고 귀중한 참조 포인트가 됩니다.
3. 다른 기관의 표준
미국 에너지부(DOE)는 국가 에너지 정책을 감독하고 에너지 부문을 관리하며 에너지 관련 기술 연구에 자금을 지원합니다. 2002년에 미국 정부는 'FreedomCAR' 이니셔티브를 시작했으며, 이후 하이브리드 전기 자동차 배터리 시스템에 대한 테스트 매뉴얼과 전기 및 하이브리드 자동차에 사용되는 에너지 저장 시스템에 대한 남용 테스트 프로토콜을 제작했습니다.
독일의 VDA(Verband der Automobilindustrie)는 국내 자동차 산업 전반에 걸쳐 표준의 일관성을 유지하기 위해 설립되었습니다. 공개된 표준 중에는 VDA 2007 , 하이브리드 차량용 배터리 시스템 테스트가 있습니다.특히 하이브리드 차량 배터리 시스템에 대한 성능 및 신뢰성 테스트를 다루는
의 유럽 경제 위원회 (ECE R100.2) 공식적으로 전기 동력전달장치에 대한 특정 요구 사항에 관한 차량 승인에 관한 통일 조항 이라는 제목 는 재충전 가능한 에너지 저장 시스템, 기능 안전 및 수소 배출이라는 네 가지 주요 영역에 걸쳐 전기 자동차에 대한 목표 요구 사항을 제시합니다. 두 번째 섹션에서는 특히 재충전 가능한 에너지 저장 시스템의 안전성과 신뢰성에 초점을 맞춘 새로 추가된 요구 사항을 소개합니다.
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배터리 온도 및 습도 챔버 |
의 과열 및 열폭주 시뮬레이션을 위한 열 남용 테스트 챔버로 리튬 이온 셀/배터리, 모듈 및 팩 , 연기 감지 및 화재 진압 기능을 갖춘 강화된 안전 설계가 특징입니다. 포함한 주요 국제 표준을 준수합니다. IEC 62660-2, IEC 62133, UL 2580, UL 1642, UL 1973, UL 2054 및 SAE J2929를 . |
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배터리는 어떤 신뢰성 테스트를 수행해야 합니까?
1. 온도 충격 및 사이클 테스트
이 테스트는 주로 차량이 운송 중 가열되거나 냉장된 차고에 들어가거나 나올 때 배터리 구성 요소의 팽창 및 수축과 같은 극단적이고 갑작스러운 온도 변화에 대한 노출로 인한 배터리 무결성의 변화를 평가합니다. 온도 충격 및 사이클링 테스트 중에 배터리에는 최고 및 최저의 두 가지 온도 제한이 적용되며 지정된 시간 동안 각 온도 제한에서 유지됩니다. 표준 및 규정에 설명된 온도 충격 및 사이클 테스트에는 최대 온도 제한이 다릅니다. 모든 표준 및 규정의 온도 하한은 -40°C입니다(IEC62660-2는 실제 작동의 경우 최소 온도가 -20°C임). 그러나 상한 온도는 다릅니다.
2.열안정성 시험
이 테스트는 주로 배터리의 고온 안정성을 평가하여 배터리 열 폭주 시작 온도 또는 고온 안정성을 확인합니다. 테스트 중에는 배터리의 온도를 분당 5°C씩 순차적으로 증가시키고, 규정 온도까지 올려 30분간 또는 배터리에 큰 손상이 발생할 때까지 유지합니다.
SAEJ2464:2009 표준은 더욱 엄격하여 5°C/분의 가열 속도를 요구할 뿐만 아니라 각 온도 단계에서 30분의 온도를 유지해야 하며 온도가 300°C에 도달하거나 자체 발열이 발생할 때까지(1.0°C/분 이상) 최대 300°C(배터리의 최대 작동 온도보다 높음)를 요구합니다. 배터리의 열폭주 시작 시간과 열 안정성을 평가하는 데 사용됩니다.
다른 표준에서는 고온에서 배터리의 성능을 평가하는데, 목표는 열 폭주 조건에 도달하는 것이 아니라 해당 온도에서 배터리의 열 안정성을 평가하는 것입니다. 전지를 실온에서 5℃/min의 단계로 순차적으로 130℃까지 증가시키고, 이 온도에 30분 동안 놓아둔다.
3. 노화 테스트
고온 노화 후 배터리 성능이 더욱 안정적입니다. 대부분의 배터리 제조업체는 생산 과정에서 고온 노화 작업 방법을 채택합니다. 온도는 섭씨 45~50도에서 1~3일 동안 보관한 후 실온에 보관합니다.
고온 노화 후에는 배터리의 잠재적인 불리한 현상이 노출됩니다. 전압 변화, 두께 변화, 내부 저항 변화 등은 모두 해당 배터리의 안전성과 전기화학적 성능에 대한 포괄적인 지표에 대한 직접적인 테스트입니다.
배터리 신뢰성 테스트 방법 및 사례
배터리 온도 및 습도 챔버 |
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온도 범위 |
-20℃ ~+150℃ |
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로우타입 |
A: -40℃ B:-70℃ C -86℃ |
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습도 범위 |
20%-98%RH |
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온도편차 |
±2.0℃ |
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가열 속도 |
3℃/분 |
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냉각 속도 |
1℃/분 |
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제어 장치 |
프로그래밍 가능한 컬러 LCD 터치 스크린 컨트롤러, 다국어 인터페이스, 이더넷, USB |
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냉각제 |
R404A, R23 |
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외장재 |
보호 코팅이 된 강판 |
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내장재 |
SUS304 스테인레스 스틸 |
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표준 구성 |
플러그가 있는 케이블 구멍(Φ 50) 1개; 선반 2개 |
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타이밍 기능 |
0.1~999.9(S,M,H) 설정 가능 |
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| 방폭 설계 | 방폭 도어 체인, 방폭 투시창, 연기 감지기, 화재 진압 스프링클러 시스템 방폭 인클로저 | ||||
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터치스크린 컨트롤러 |
연기 및 가스 연동 감지 |
견고한 부식방지 작업실 |
통합 전원 접근 구멍 |
단락 테스트 :
1) 25°C에서 단일 배터리를 환경에 두십시오. 챔버를 테스트 하고 30분 동안 방치하여 단일 배터리의 전체 온도가 환경 테스트 챔버의 온도와 일치하는지 확인합니다.
2) 1) 단계에서 단일 배터리에 단락 여기를 수행합니다. 단락 저항은 10min입니다.
3) 단락 전지의 전압, 단락 전류, 온도 변화를 기록하고, 실험 전후에 단일 전지의 상태와 무게를 시험한다.
과충전 테스트 :
1) 25°C에서 단일 배터리를 환경 테스트 챔버에 넣고 30분간 방치하여 단일 배터리의 전체 온도가 환경 테스트 챔버의 온도와 일치하는지 확인합니다.
2) 1) 단계에서 단일 배터리를 과충전하여 여기합니다. 과충전 전류는 1C이고 과충전 시간은 90분입니다.
3) 시험 전후에 과충전된 배터리의 전압과 온도 변화, 단일 배터리의 상태와 무게를 기록한다.
가열 테스트 :
1) 25°C에서 단일 배터리를 환경 테스트 챔버에 넣고 30분 동안 방치하여 단일 배터리의 전체 온도가 환경 챔버의 온도와 일치하는지 확인합니다.
2) 단계 1)에서 단일 배터리를 가열하며, 가열 온도는 130℃, 가열 시간은 60분이다.
3) 발열전지의 전압과 온도변화를 기록하고, 실험 전후에 단일전지의 상태와 무게를 시험한다.
필요한 장비:온도 및 습도 테스트 챔버 , 열충격 테스트 챔버, 건조 오븐.
요건 : 누출 없음, 환기 없음, 개방 회로 없음, 파열 없음, 폭발 없음 및 화재 없음을 테스트합니다.
열 사이클링 목적: 이 테스트는 셀과 배터리의 밀봉 무결성과 내부 전기 연결을 평가하고 사용 사이클 테스트의 온도를 테스트합니다.
테스트 절차: 셀 또는 배터리를 72°C의 온도에서 최소 6시간 동안 보관한 다음 -40°C에서 최소 6시간 동안 보관하고, 두 온도 간 전환 시간은 30분을 초과해서는 안 됩니다. 각 셀 또는 배터리는 10시간 동안 테스트되어야 합니다. 사이클을 거친 후 실온에서 24시간 동안 보관합니다. 대형 배터리 및 셀의 경우 테스트 온도에서 보관 시간은 12시간 이상이어야 합니다.
요구 사항 : 테스트 중 누출 없음, 배기 없음, 개방 회로 없음, 파열 없음, 폭발 없음 및 화재 없음 IEC 62660-2 전기 자동차용 리튬 배터리의 신뢰성 및 남용 테스트 고온 내구성: 배터리는 자연 대류 또는 강제 대류 오븐에서 가열되고, 오븐 온도는 5±2/분의 속도로 130°C까지 상승되며, 배터리는 이 온도에서 30분 동안 작동됩니다.
온도 사이클링. 이 테스트는 팽창과 수축을 유도하기 위해 저온 환경과 고온 환경에 교대로 노출시켜 배터리의 열 내구성을 특성화하도록 설계되었습니다.
5사이클 동안 배터리를 테스트 챔버에 넣고 종료 후 1시간 동안 관찰합니다. U11642 리튬 배터리 표준 가열 테스트 샘플은 자연 대류 또는 강제 대류 오븐에서 가열됩니다. 오븐의 온도를 5±2°C/min의 속도로 130°C까지 올리고 10분간 유지한다.
요약 및 서비스
배터리는 일상생활의 필수적인 부분이 되었습니다. 배터리는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되므로 배터리 팩, 배터리 모듈 및 셀 테스트는 사용자 안전에 매우 중요합니다. 전기차가 대중화되면서 전기차 배터리의 안전성에 대한 요구도 높아질 것이다. 전체 수명주기 및 용량 테스트를 수행하는 것은 배터리 안전성과 내구성을 검증하는 데 중요한 단계입니다. 
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