令人遺憾,過去二十年內,在安全性方面,鋰電池數次登上新聞頭條。許多鋰電池引發的事件造成了數十億美元的品牌和財產損失,有些事故還造成了人身傷亡。一些最具轟動影響力的事件包括:

˙美國快遞服務業者UPS 6號貨運班機在2010年墜毀,兩名駕駛員死亡,根本原因在於貨艙中托運的鋰離子電池; ˙2006年,主要用於戴爾(Dell)筆記型電腦的索尼(Sony)電池開始起火,根源在於電芯內的不良雜質引起了短路,結果有超過900萬個電池被召回; ˙2013年由於電池起火,波音(Boeing)的夢幻客機(Dreamliners)停飛,原因是電芯內部短路,造成波音6億多美元的損失; ˙2016年三星(Samsung)Note 7電池上市後陸續發生起火事件,多次事件的元兇都是電芯製造問題,並造成多人受到傷害。由於召回,三星損失了50多億美元。

20170905NT02P1 圖1 UPS 6號班機由於鋰離子電池故障而墜毀。(圖片來源:The Aviation Herald)

這些例子只是強調了與鋰離子電池相關的一些事件及其帶來的潛在傷害。由於其不穩定的性質,許多組織/國家已經制定了法規,以確保得到安全的電池。本文將研究世界各地的電池可能需要符合哪些電池法規,以及又需要包括哪些內容。

你需要哪些法規?

為確定你的可充電鋰離子電池解決方案可能需要滿足哪些法規,需要問自己一些問題。這些電池本身需要運輸嗎?99%的情況,答案是肯定的,如果是,那麼將需要進行UN 38.3測試(可見運輸法規部分)。接下來,你要將電池產品運送到歐盟(EU)嗎?如果是,那麼將需要進行IEC 62133測試(可見國際法規章節)。你的電池將要用於符合UL終端設備規範(要求電池也需通過UL認證)的設備內嗎?如果是,那麼將需要做UL2054測試(可參見美國安全法規章節)。你的電池是要運到中國、俄羅斯、泰國、印度、韓國和日本嗎?如果是,那麼需要進行額外的測試,並且各國有自己的具體要求(可見其他法規部分)。

運輸法規

聯合國已經將鋰離子電池列為危險品,並就如何運輸鋰離子電池提出了建議。「聯合國危險貨物運輸手冊(UN Manual Transport of Dangerous Goods)」第38.3節詳細說明了哪些鋰離子電池符合條件,以及如何進行測試以確保運輸安全。美國交通部(DOT)、國際民航組織(ICAO)和國際航空運輸協會(IATA)已經強制要求按照第38.3節對電池進行測試。表1列出了電池和/或電芯在被運輸受理前需經過的測試。

20170905NT02P2 表1 UN 38.3測試的完整列表。

該測試可自行認證,但需要生成具有詳細測試結果資料的測試報告。

美國安全法規

在美國,有兩個主要的電池標準涉及電池和小型可攜式電池——UL1642和UL2054。UL1642應對的是單個電芯;而UL2054適用於小型可充電電池組。UL2054要求電池通過UL1642認證,雖然UL2054不是運往美國產品的強制性測試,但美國終端設備標準通常會有這一要求,並且這是一項非常嚴苛的測試,因為它要求在電池組上施加一處故障,故障施加到一個非UL等級的元件上。這使設計必須要有冗餘保護,以通過幾項UL2054測試。

UL2054標準包括電氣和機械部分,並要求進行結構組裝檢查,以確保電池按照標準製造,例如採用的塑膠類型、壁厚、使用的非UL資質材料的數量等。表2列出了UL2054測試。

20170905NT02P3 表2 UL2054測試。

UL測試有兩套方案:列名(listed)和認可(recognized)。列名確保產品已經按要求通過了所有測試,並根據規範進行了生產;認可意味著已對安裝在工廠而非現場的系統中的電池組進行測試,認可通常沒有通過所有測試要求(例如有限電源測試),或沒有滿足所有的結構要求。UL認可的電池的一個例子是安裝在設備中、使用者不可更換的收縮包裝式(shrink-wrapped)電池。

國際安全法規

歐盟和一些國家已經接受IEC 62133作為在其國內所用電池的要求。IEC 62133是一個更簡單的規範。它接受UN 38.3測試作為可接受的認證方法。表3列出了IEC 62133實施的電池測試。

20170905NT02P4 表3 IEC 62133測試。

如表所示,IEC 62133的測試內容是UL2054的一半,且因為不需要電池具有單一故障,所以更容易通過。

其他法規

有幾個國家在准許運往其國內電池的問題上,不接受UL2054或IEC 62133認證——它們有自己的標準。印度需要根據IS 16046規範在其國內進行測試,該法規與IEC 62133相似,但是他們不認為滿足了IEC 62133法規就萬事大吉,電池需要獲得印度標準局(BIS)認證。通過BIS流程極其棘手,特別是在印度尋找電池測試實驗室並協調完成測試時,獲得認證需要6個月或更長時間,電池製造商最好與協力廠商實驗室或與物流協調以獲得BIS認證。

俄羅斯的GOST認證更容易獲得,它不需要在俄羅斯國內測試。符合IEC 62133標準應足以從俄羅斯獲得證書,獲得證書時間約為1個月。

韓國需要在其國內測試才能獲得KC認證。該測試基於IEC 62133標準,需要大約3個月的時間才能獲得認證。

要想獲得泰國的泰國工業標準協會(TISI)認證,是另一個複雜的過程。它需要基於TIS 2217-2548規範在其國內進行測試,這個規範也類似於IEC 62133。整個過程可能需要6個多月時間,且TISI還需要到工廠進行檢查。

日本允許透過在其國內的註冊進行自行認證。該測試基於的是「針對電器確定技術標準的部級條例修訂版(鋰離子二次電池)」。

中國要求電池測試符合GB 31241-2014規範。這個規範與其他標準不同,因此在設計針對中國的電池產品時需要仔細評估該規範。

台灣也要求由台灣標準檢驗局(BSMI)認證的實驗室對進入該地區的電池產品進行符合其標準的測試。

標誌

大多數這些認證需要在標籤上採用特定的標記。如果要求的話,表4顯示了需要採用的標記。

20170905NT02P5 表4 監管標記清單。

總結

雖然電池法規初看起來似乎很複雜,但透過問自己「電池預計用在哪裡和用在哪個國家?」這個問題便可以簡化局面。掌握了這點,就可以確定該遵循哪些法規。各法規大同小異,但它們都會嘗試測試電池未被正確使用時的電池安全性。Inventus Power與各代理機構都保持良好關係,可確保客戶產品設計符合要求並通過測試,並確保其能及時拿到認證。