UL 1642 新版修订发布—袋状电芯重物撞击替代试验

背景

本月，UL 1642发布了新版修订。对于袋状电芯增加了对于重物撞击试验的替代方案。具体要求为：容量大于300 mAh的袋状电芯，如果未通过重物撞击，可以进行14A章节的圆棒挤压试验。

此次修订是考虑到袋状电芯无坚硬外壳，进行重物撞击试验经常造成电芯破裂，极片断裂、碎片飞出等严重损伤引起失效，而无法有效检测出袋状电芯内部的设计缺陷或工艺缺陷造成的内短路。而替代试验圆棒挤压可以在不强烈损伤电芯整体结构的情况下检测电芯内部可能的缺陷。

试验流程

• 样品按制造商推荐的方法完全充电；

• 样品放置在平面上，在样品顶部放置直径为25±1mm的圆钢棒。棒的边缘应与电芯体的顶部边缘对齐，纵轴垂直于极耳（图1）。棒的长度应至少比测试样品每边宽5mm。对于正负极耳在相反两侧的电芯，每一侧极耳都需要测试，每一侧使用不同的样品；

• 在测试前应先按照IEC 61960-3（含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池-便携式二次锂电芯和电池-第3部分:棱柱状和圆柱形锂二次电芯及其制成的电池）的附录A要求对于电芯测量厚度（公差±0.1mm）；

• 随后在圆棒上施加挤压力，记录垂直方向的位移（图2）；压板的移动速度不得大于0.1 mm/s 。当电芯变形量达到电芯厚度的13±1%时，或压力达到表1所示的力时（不同电芯厚度对应不同的力值），停止压板位移并保持30s。试验结束；

• 样品不得爆炸或起火。

试验解析

挤压位置选择：极耳区域一般是袋状电芯的安全薄弱区域，在受到挤压时，极耳位置承受的应力最大。原因有：

a) 厚度分布不均（极耳与周围活性物质厚度不均，导致应力分布不均匀）

b) 极耳区域的焊接痕迹（焊点处与非焊点出应力分布）

圆棒的选择：圆棒直径为25mm，此数值的选择是为了覆盖电芯内整个极耳区域（尤其覆盖极耳焊点区域）；

13±1%变形量：目前市场上最薄的电芯厚度为2mm，由于电池封装工艺或外壳的影响，压缩到极耳焊点至少需要8%的型变量，但型变量过大又会直接导致电极开裂。参考IEC 62660-3中挤压试验中型变量15%，在此次修订中选择了13±1%值。

样品选择：需要注意的是，这个试验只针对没有通过重物撞击的袋状电芯，且容量大于300mAh，需要测试5个样品。圆柱或棱形电芯，以及通过重物撞击的袋状电芯不需要考虑此试验。

总结

此次新增的圆棒挤压试验，与UL 1642原有的挤压试验考察方向不同。原有挤压试验是用平板挤压，且施加恒定的13kN力，无保持时间。适用于各种类型电芯。此试验考察的是电芯整体（包括外壳）的机械强度，以及承受剪应力的能力。而圆棒挤压为局部压痕试验，压头的面积变小会使内部应力集中，易导致内短路。尤其是挤压位置选择在极耳焊接的薄弱区域，更考察电芯的安全性能。

目前GB 31241中针对袋状电芯的挤压试验也采用的此种圆棒方法，MCM已有丰富的测试经验。