Приложение А (справочное). Данные испытаний

Приложение А
(справочное)

Данные испытаний

А.1 Общие положения

В настоящем приложении представлена информация о результатах испытаний, проведенных в соответствии с разделом 5, и о результатах соответствующих сравнительных испытаний.

Воспроизводимость каждого результата испытания подтверждается на нескольких конструкциях аккумуляторов. Дальнейшие данные испытаний необходимо оценивать с помощью аккумуляторов, которые не прошли испытание в 6.4.4.2.1 МЭК 62660-3:2016 и т.д.

А.2 Данные испытаний

А.2.1 Результаты испытаний

В таблице А.1 показан результат испытаний на внутреннее короткое замыкание на нескольких типах аккумуляторов с использованием инденторов, описанных в 5.1.2.3, и других типов инденторов для сравнения. Также в качестве сравнительного было проведено испытание на принудительное внутреннее короткое замыкание (КЗВП) по 6.4.4.2.1 МЭК 62660-3:2016.

Все аккумуляторы, приведенные в таблице А.1, не показали никаких признаков воспламенения или взрыва и соответствовали критериям приемки 5.1.4.

В большинстве испытаний, кроме испытания КЗВП, количество короткозамкнутых слоев более одного слоя, а также не постоянно среди одних и тех же аккумуляторов.

Дополнительные данные каждого испытания показаны в А.2.2.

Таблица А.1 - Результаты испытаний на внутреннее короткое замыкание

Номер испытания	Тип индентора или КЗВП	Аккумулятор	Химия, или емкость, или применение (ЭМГ/ЭМГП/ ЭМА)	Тип аккумулятора и толщина корпуса	Скорость вдавливания, мм/с	Заданное падение напряжения в момент остановки индентора, мВ	Результаты испытаний
							Падение напряжения в момент остановки индентора, мВ	Повышение температуры, °С	Количество короткозамкнутых слоев	Пройден/ не пройден	Дополнительная информация	Номер рисунка
1-1	КЗВПd)	А	HCa)/MNCb), 5 , ЭМГ	Призматический	0,1	5	5	< 1	+e):2, -f);2	Пройден		А.1
1-2					0,1	5	3	4	+:1, -:2	Пройден		А.2
1-3					0,1	5	12	< 1	+:1, -:2	Пройден		А.3
2-1	Тип 2				0,1	5	7	23	+:4, -:4	Пройден		А.4
2-2	Тип 2	В	SCc)/MNC, 5 , ЭМГ	Призматический	0,1	5	6	35	+:5, -:5	Пройден		А.5
2-3					0,1	2	2	2	+:3, -:3	Пройден		А.6
3-1	Полностью керамические гвозди	А	HC/MNC, 5 , ЭМГ	Призматический	1,0	25	20	20	+:7, -:6	Пройден		А.7
3-2	Тип 2				1,0	25	30	19	+:8, -:8	Пройден		А.8
4	Керамический гвоздь с Ni наконечником				0,1	2	2,4	0,9	+:2, -:3	Пройден		А.10
5-1					0,1	5	13,4	7,5	+:3, -:4	Пройден		А.11
5-2					0,1	20	21,4	21,4	+:8, -:8	Пройден		А.12
6-1	Тип 2	С	ЭМА	Пакетный	0,01	2	2	49	+:4, -:4	Пройден		А.13
6-2							3	0,3	+:2, -:2	Пройден
6-3							12	0,1	+:1, -:2	Пройден
6-4							6	47	+:1, -:1	Пройден
6-5							3	52	+:3, -:3	Пройден
7-1	Тип 2	D	ЭМГ	Пакетный	0,01	2	10		+:3, -:3	Пройден		А.14
7-2							4		+:3, -:4	Пройден
7-3							6	34	+:3, -:4	Пройден
7-4							10	43	+:3, -:4	Пройден
7-5							6	31	+:2, -:3	Пройден
8-1	Полностью керамические гвозди + угол 20°	С	ЭМА	Пакетный	0,01	2	1	47	+:5, -:5	Пройден		А.15
8-2							1	53	+:5, -:6	Пройден
8-3							1	41	+:4, -:4	Пройден
8-4	Тип 1						2	32	+:4, -:5	Пройден
8-5	Тип 1						1	31	+:3, -:3	Пройден
9-1	Полностью керамические гвозди + угол 20°	D	ЭМГ	Пакетный	0,01	2	5	26	+:2, -:2	Пройден		А.16
9-2							7	36	+:2, -:3	Пройден
9-3							6	31	+:2, -:3	Пройден
9-4	Тип 1						5	30	+:2, -:3	Пройден
9-5	Тип 1						9	71	+:3, -:3	Пройден
10-1	КЗВП	С	ЭМА	Пакетный	0,01	2	2	< 1	+:1, -:1	Пройден		А.17
10-2	КЗВП	D	ЭМГ	Пакетный	0,01	2	2	< 1	+:1, -:1	Пройден		А.18
11-1	КЗВП	Е	Графит/MNC 21,5 , ЭМГПg)	Призматический 0,7 мм	0,01	2	3,1	-	+:0, -:1	Пройден	Отсутствие дыма	А.19
11-2	КЗВП	F	Графит/NCAh) 5 , ЭМГ	Призматический 0,5 мм	0,01	2	1,9	-	+:0, -:1	Пройден	Отсутствие дыма	А.20
12-1	Керамический гвоздь с Ni наконечником (45°, 1 мм)	Е	Графит/MNC 21,5 , ЭМГП	Призматический 0,7 мм	0,01	2	7,4	-	+:2, -:2	Пройден	Отсутствие дыма	А.21
12-2	Керамический гвоздь с Ni наконечником (45°, 1 мм)				0,01	2	8,2	-	+:2, -:2	Пройден	Отсутствие дыма	А.22
12-3	Тип 2 (30°)				0,01	2	9,6	-	+:2, -:2	Пройден	Отсутствие дыма	А.23
12-4	Керамический гвоздь с Ni наконечником (30°, 1 мм)	Е	Графит/MNC 21,5 , ЭМГП	Призматический 0,7 мм	0,01	2	2,1	-	+:1, -:2	Пройден	Отсутствие дыма	А.24
12-5	Керамический гвоздь с Ni наконечником (45°, 1 мм)				0,1	2	2 362	-		Пройден	Дым	А.25
12-6					0,001	2	8,5	-	+:1, -:2	Пройден	Отсутствие дыма	А.26
12-7	Керамический гвоздь с Ni наконечником (60°, 1 мм)				0,01	2	2 391	-		Пройден	Дым	А.27
13	Керамический гвоздь с Ni наконечником (30°, 1 мм)	F	Графит/NCA 5 , ЭМГ	Призматический 0,5 мм	0,01	2	52	-	+:1, -:2	Пройден	Отсутствие дыма	А.28
14-1	Керамический гвоздь с Ni наконечником (45°, 1 мм)	G	Графит/MNC и LMOi) 60 , ЭМГП	Призматический 0,85 мм	0,01	2	1 364	-	+:0, -:0	Не пройден	Возгорание	А.29
14-2				Призматический 0,3 мм	0,01	2	1 455	-	+:0, -:0	Не пройден	Возгорание	А.30
14-3	Тип 2 (30°)			Призматический 0,05 мм	0,01	2	9,0	-	+:0, -:0	Пройден	Отсутствие дыма	А.31
14-4				Призматический 0 мм	0,01	2	2,0	-	+:7, -:8	Пройден	Отсутствие дыма	А.32
14-5				Призматический 0,05 мм	0,1	2	2,0	-	+:4, -:4	Пройден	Отсутствие дыма	А.33
15-1	Тип 1	Н	Графит/MNC 37 , ЭМГП	Пакетный	0,01	5	2,0	26,4	+:12, -:12	Пройден	Отсутствие дыма	А.34а
15-2					0,01	5	5,0	13,4	+:8, -:8	Пройден	Отсутствие дыма	А.34b
15-3					0,01	5	3,0	36,5	+:4, -:4	Пройден	Отсутствие дыма	А.34с
15-4					0,01	5	5,0	52,8	+:9, -:9	Пройден	Отсутствие дыма	A.34d
15-5					0,01	5	5,0	25,0	+:6, -:6	Пройден	Отсутствие дыма	А.34е
16-1	Тип 2				0,01	5	4,0	27,7	+:9, -:9	Пройден	Отсутствие дыма	А.35а
16-2					0,01	5	5,0	36,3	+:5, -:5	Пройден	Отсутствие дыма	А.35b
16-3					0,01	5	2,0	24,8	+:4, -:4	Пройден	Отсутствие дыма	А.35с
16-4					0,01	5	4,0	23,8	+:7, -:7	Пройден	Отсутствие дыма	A.35d
16-5					0,01	5	3,0	26,6	+:6, -:6	Пройден	Отсутствие дыма	А.35е
a) Твердый углерод. b) Литированный оксид марганца, никеля, кобальта. c) Мягкий углерод. d) Испытание на принудительное внутреннее замыкание (МЭК 62660-3:2016, 6.4.4.2.1). e) Положительный электрод. f) Отрицательный электрод. g) Подзаряжаемый гибридный электромобиль. h) Никель-кобальт-алюминий. i) Литированный оксид марганца.

А.2.2 Данные отдельных испытаний

А.2.2.1 Испытания на аккумуляторах А и В

А.2.2.1.1 Результаты испытаний КЗВП на аккумуляторах А

Испытания 1-1, 1-2 и 1-3 в таблице А.1 проведены в соответствии с 6.4.4.2.1 МЭК 62660-3:2016 с тремя образцами аккумуляторов A (HC/MNC, 5 для ЭМГ). Данные испытаний показаны на рисунках А.1-А.3 и таблице А.1. На рисунках а показано изменение напряжения и температуры аккумулятора в течение 1 ч, а на рисунках b - изменение напряжения при возникновении короткого замыкания в увеличенном масштабе.

Рисунок А.1 - Напряжение и температура в ходе испытания 1-1¹⁾

------------------------------

¹⁾ Примечание к рисункам А.1-А.12 - Японский автомобильный научно-исследовательский институт (JARI) приобрел эти данные в рамках проекта развития новой энергетической инфраструктуры в 2014 году, который был возложен на Агентство по природным ресурсам и энергетике/Исследовательский институт Mitsubishi, Inc.

Рисунок А.2 - Напряжение и температура в ходе испытания 1-2

Рисунок А.3 - Напряжение и температура в ходе испытания 1-3

А.2.2.1.2 Испытания с индентором типа 2

Испытания 2-1, 2-2 и 2-3 в таблице А.1 проведены в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 2 на двух типах аккумуляторов: А и В (SC/MNC, 5 для применения в ЭМГ). Результаты испытаний показаны на рисунках А.4-А.6 и таблице А.1. Проявления короткого замыкания в испытании 2-1 и 2-2 были более сильными, чем в испытании КЗВП в А.2.2.1.1. Испытание 2-3 было остановлено при падении напряжения на 2 мВ и достигло почти того же результата, что и испытание КЗВП.

Рисунок А.4 - Напряжение и температура в ходе испытания 2-1

Рисунок А.5 - Напряжение и температура в ходе испытания 2-2

Рисунок А.6 - Напряжение и температура в ходе испытания 2-3

А.2.2.1.3 Сравнительные испытания с использованием керамических гвоздей с или без наконечника из Ni

Испытания 3-1 и 3-2 в таблице А.1 проведены на аккумуляторах А с использованием индентора типа 2 и керамического гвоздя диаметром 1 мм с наконечником Ni и без него. Условием окончания испытания было падение напряжения на 20 мВ. Результаты испытаний показаны на рисунках А.7, А.8 и в таблице А.1. Результаты обоих испытаний при наличии и отсутствии наконечника Ni практически одинаковы.

Рисунок А.7 - Напряжение и температура в ходе испытания 3-1

Рисунок А.8 - Напряжение и температура в ходе испытания 3-2

А.2.2.1.4 Сравнение инденторов разного размера

Испытание 4 в таблице А.1 проведено на аккумуляторах А с использованием керамического гвоздя диаметром 3 мм с наконечником из Ni, как показано на рисунке А.9. Индентор автоматически останавливался при обнаружении падения напряжения на 2 мВ или более. Данные испытаний показаны на рисунке А.10 и в таблице А.1.

Рисунок А.9 - Керамический гвоздь диаметром 3 мм с наконечником из Ni

Рисунок А.10 - Напряжение и температура в ходе испытания 4

А.2.2.1.5 Сравнение условия остановки испытания

Испытания 5-1 и 5-2 в таблице А.1 проведены на аккумуляторах А с использованием керамического гвоздя диаметром 3 мм с наконечником из Ni и с различными условиями остановки испытания по падению напряжения. Согласно 5.1.3 индентор должен быть остановлен при обнаружении падения напряжения не менее 5 мВ. Испытание 5-1 было остановлено, когда было обнаружено падение напряжения 5 мВ (см. рисунок А.11), а испытание 5-2 было остановлено, когда было обнаружено падение напряжения 20 мВ (см. рисунок А.12). Данные обоих испытаний показывают, что внутреннее короткое замыкание с меньшим количеством слоев можно моделировать, когда испытание останавливается при меньшем падении напряжения.

Рисунок А.11 - Напряжение и температура в ходе испытания 5-1

Рисунок А.12 - Напряжение и температура в ходе испытания 5-2

А.2.2.2 Испытания на аккумуляторах С и аккумуляторах D

А.2.2.2.1 Испытание с индентором типа 2

Испытания с 6-1 по 6-5 в таблице А.1 проведены в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 2 на аккумуляторах С (пакетный аккумулятор для применения в ЭМА). Результаты измерения напряжения приведены на рисунке А.13.

Испытания с 7-1 по 7-5 в таблице А.1 проведены в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 2 на аккумуляторах D (пакетный аккумулятор для применения в ЭМГ). Результаты измерения напряжения приведены на рисунке А.14.

Результаты сравнительного испытания согласно 6.4.4.2.1 МЭК 62660-3:2016 (КЗВП) также показаны в качестве испытаний 10-1 и 10-2 в таблице А.1 и на рисунках А.13, А.14, А.18 и А.19. По сравнению с испытанием КЗВП, испытания 6 и 7 приводили к увеличению значения падения напряжения, повышению температуры и количества короткозамкнутых слоев.

Рисунок А.13 - Напряжение в ходе испытания 6

Рисунок А.14 - Напряжение в ходе испытания 7

А.2.2.2.2 Испытание с индентором типа 1 и сравнение с различными углами наконечника

Испытания от 8-1 до 8-5 в таблице А.1 проведены на аккумуляторах С в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 1 и керамического гвоздя с диаметром 3 мм и углом 20°. Результаты измерения напряжения приведены на рисунке А.15.

Испытания от 9-1 до 9-5 в таблице А.1 проведены на аккумуляторах D в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 1 и керамического гвоздя с диаметром 3 мм и углом 20°. Результаты измерения напряжения приведены на рисунке А.16.

Данные испытаний показывают, что разница в углах наклона гвоздя мало влияет на результаты испытаний, по крайней мере для аккумуляторов С и D.

По сравнению с испытанием КЗВП, испытания 8 и 9 привели к увеличению значения падения напряжения, температуры и количества короткозамкнутых слоев.

Рисунок А.15 - Напряжение в ходе испытания 8

Рисунок А.16 - Напряжение в ходе испытания 9

А.2.2.2.3 Результаты испытаний КЗВП на аккумуляторах С и аккумуляторах D

Испытания 10-1 и 10-2 в таблице А.1 проведены в соответствии с 6.4.4.2.1 МЭК 62660-3:2016 с одним образцом аккумуляторов С и D. Результаты измерения напряжения приведены на рисунках А.17 и А.18.

Рисунок А.17 - Напряжение в ходе испытания 10-1

Рисунок А.18 - Напряжение в ходе испытания 10-2

А.2.2.3 Испытания на аккумуляторах Е и аккумуляторах F

А.2.2.3.1 Результаты испытания КЗВП

Испытания 11-1 и 11-2 таблицы А.1 проведены в соответствии с 6.4.4.2.1 МЭК 62660-3:2016 с аккумуляторами Е (графит/MNC, 21,5 для применения в ЭМГП) и аккумуляторами F (графит/NCA, 5 для применения в ЭМГ) соответственно. Результаты измерения напряжения приведены на рисунках А.19 и А.20. На рисунках а показано изменение напряжения аккумулятора в течение 500 с, а на рисунках b - изменение напряжения при возникновении короткого замыкания в увеличенном масштабе.

Оба аккумулятора прошли проверку соответствия критериям приемки. Количество короткозамкнутых слоев в обоих испытаниях - один положительный электрод и один отрицательный электрод.

Рисунок А.19 - Напряжение в ходе испытания 11-1

Рисунок А.20 - Напряжение в ходе испытания 11-2

А.2.2.3.2 Испытания с индентором типа 2 и сравнение инденторов разного размера

Испытания от 12-1 до 12-7 таблицы А.1 проведены на аккумуляторах Е в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 2 и керамических гвоздей с наконечником из Ni различных размеров. Результаты измерения напряжения приведены на рисунках А.21-А.27. Инденторами являются керамические гвозди диаметром 1 и 3 мм, с наконечником Ni 0,35 или 1 мм в высоту. Угол наконечника Ni составляет 30°, 45° или 60°. Скорость вдавливания изменяется от 0,001 до 0,1 мм/с. Испытание 13 таблицы А.1 проводится на аккумуляторе F в соответствии с разделом 5 с использованием керамического гвоздя диаметром 3 мм с наконечником из Ni высотой 1 мм и углом 30°. Результаты измерения напряжения приведены на рисунке А.28.

Рисунок А.21 - Напряжение в ходе испытания 12-1

Рисунок А.22 - Напряжение в ходе испытания 12-2

Рисунок А.23 - Напряжение в ходе испытания 12-3

Рисунок А.24 - Напряжение в ходе испытания 12-4

Рисунок А.25 - Напряжение в ходе испытания 12-5

Рисунок А.26 - Напряжение в ходе испытания 12-6

Рисунок А.27 - Напряжение в ходе испытания 12-7

Рисунок А.28 - Напряжение в ходе испытания 13

А.2.2.4 Испытания на аккумуляторах G

Испытания с 14-1 по 14-5 таблицы А.1 проведены на аккумуляторах G (графит/MNC и LMO, 60 с медными пластинами между корпусом и скрученными электродами для применения в ЭМГП) в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 2 и керамического гвоздя диаметром 3 мм с наконечником из Ni высотой 1 мм и углом 45°. Корпуса аккумуляторов утончаются и варьируются от 0 до 0,85 мм. Скорость вдавливания составляет 0,01 или 0,1 мм/с. Результаты измерения напряжения приведены на рисунках А.29-А.33.

Результаты испытаний различались в зависимости от толщины корпуса. В испытаниях 14-1 и 14-2, где корпус является относительно толстым, аккумуляторы воспламеняются. Кроме того, при испытаниях с 14-1 по 14-3 короткое замыкание происходит только между корпусом и медной пластиной, расположенной между корпусом и скрученными электродами, и ни один слой не был закорочен.

В испытаниях с 14-3 по 14-5, где корпус относительно тонкий и используется индентор типа 2, отсутствовали огонь и дым, в то же время количество короткозамкнутых слоев отличалось.

Рисунок А.29 - Напряжение в ходе испытания 14-1

Рисунок А.30 - Напряжение в ходе испытания 14-2

Рисунок А.31 - Напряжение в ходе испытания 14-3

Рисунок А.32 - Напряжение в ходе испытания 14-4

Рисунок А.33 - Напряжение в ходе испытания 14-5

А.2.2.5 Испытания на аккумуляторах Н

А.2.2.5.1 Испытания с помощью индентора типа 1

Испытания от 15-1 до 15-5 таблицы А.1 проведены на аккумуляторах Н (графит/MNC, 37 для применения в ЭМГП) в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 1. Результаты испытаний показаны на рисунке А.34.

Рисунок А.34 - Напряжение в ходе испытания 15

А.2.2.5.2 Испытания с индентором типа 2

Испытания с 16-1 по 16-5 таблицы А.1 проведены на аккумуляторах Н (графит/MNC, 37 для применения в ЭМГП) в соответствии с разделом 5 с использованием индентора типа 2. Результаты испытаний показаны на рисунке А.35.

Рисунок А.35 - Напряжение в ходе испытания 16