Приложение А (обязательное). Безопасные зоны заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов

Приложение А
(обязательное)

Безопасные зоны заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов

А.1 Общие положения

Настоящее приложение дополняет основную часть стандарта и другие приложения. Оно является неотъемлемой частью настоящего стандарта.

А.2 Безопасность литий-ионных аккумуляторных батарей

Для обеспечения безопасного использования литий-ионных аккумуляторных батарей изготовители, которые их проектируют и производят, должны строго соблюдать требования, указанные в настоящем стандарте. В случае другого значения верхнего напряжения заряда (например, для систем, указанных в таблице А.1) возможно целесообразнее будет изменить верхнее предельное напряжение заряда и верхние предельные температуры заряда, чтобы соответствовать критериям испытаний.

А.3 Рассмотрение напряжения заряда

А.3.1 Общие положения

Напряжение заряда следует прикладывать к аккумуляторам, чтобы способствовать прохождению химической реакции во время заряда. Однако если напряжение заряда слишком велико, химическая реакция происходит в большем объеме либо происходят побочные реакции и батарея становится термически нестабильной (это может привести к перегреву и может произойти тепловой разгон). Следовательно очень важно, чтобы напряжение заряда никогда не превышало значение, указанное изготовителем батареи. С другой стороны, изготовители аккумуляторов должны проверить безопасность аккумуляторов, которые заряжаются при указанном напряжении заряда.

А.3.2 Верхнее предельное напряжение заряда

А.3.2.1 Общие положения

Широко применяются литий-ионные аккумуляторные батареи, в которых в качестве положительного активного материала использован литированный оксид кобальта, а в качестве отрицательного материала - углерод. В такой батарее верхний предел напряжения заряда в соответствии с таблицей А.1 устанавливают на основе данных изготовителя аккумулятора на примерном значении 4,25 В, что является допустимым верхним пределом напряжения заряда для литий-ионного аккумулятора с точки зрения безопасности. На рисунке А.1 показана базовая рабочая зона для заряда.

T₁  T₂ - область низких температур; T₂  T₃ - стандартный диапазон температур; Т₃  Т₄ - область высоких температур

Рисунок А.1 - Представление рабочей зоны литий-ионных аккумуляторов для заряда

А.3.2.2 Пояснение с точки зрения безопасности

Когда литий-ионная батарея заряжается при более высоком напряжении, чем верхнее предельное напряжение заряда, из активного материала положительного электрода выходит избыточное количество ионов лития, и его кристаллическая структура имеет тенденцию к разрушению. В результате облегчаются процессы выделения кислорода и высаживания лития в виде металла на поверхности углерода, который используется в качестве отрицательного материала.

В этих условиях, если происходит внутреннее короткое замыкание, облегчается процесс теплового разгона по сравнению с ситуацией, когда рассматриваемую батарею заряжают в установленных условиях.

Следовательно, литий-ионную аккумуляторную батарею никогда не следует заряжать при более высоком напряжении, чем рекомендуемое верхнее предельное напряжение заряда. Также должно быть предусмотрено подходящее защитное устройство, чтобы исключить возможный отказ функции контроля зарядного устройства.

Для переменного тока с частотой более 50 кГц, при котором предполагается пульсация, приведенные выше утверждения неприменимы, поскольку ион лития в батарее не реагирует на него.

Таблица А.1 - Примеры параметров рабочей зоны при заряде

Тип аккумулятора	Положительный электрод	Электролит	Отрицательный электрод	Верхний предел напряжения заряда	Рекомендуемый температурный диапазон (T2-T3)
Литий-ионный	Литированный оксид переходного металла (никель, кобальт, марганец)	Неводный раствор соли лития	Углерод	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 4,25 В/аккумулятор)	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 10 °С - 45 °С)
			Соединения на основе олова	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 4,25 В/аккумулятор)	Устанавливается изготовителем аккумуляторов
			Оксид титана	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 2,85 В/аккумулятор)	Устанавливается изготовителем аккумуляторов
	Литированный железо-фосфат		Углерод	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 3,80 В/аккумулятор)	Устанавливается изготовителем аккумуляторов
Литий-ионный полимерный	Литированный оксид переходного металла (никель, кобальт, марганец)	Полимерный гель с солью лития	Углерод	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 4,25 В/аккумулятор)	Устанавливается изготовителем аккумуляторов (например, 10 °С - 45 °С)

А.3.2.3 Требования безопасности, когда применяют другой верхний предел напряжения заряда

Иногда необходимо, чтобы для литий-ионного аккумулятора были использованы верхние пределы напряжения заряда, отличающиеся от значений, указанных в таблице А.1.

Примерами являются следующие ситуации:

- используется положительный активный материал, отличный от литированного оксида кобальта;

- отношение емкости положительного и отрицательного электродов изменено с проектной точки зрения.

Если для литий-ионных аккумуляторов должен быть применен верхний предел напряжения заряда, отличный от значений, указанных в таблице А.1, испытания, которые приведены в 7.2-7.3, проводят с использованием аккумуляторов, которые заряжают с другим верхним пределом напряжения заряда. Кроме того, для того чтобы указанное другое напряжение можно было использовать в качестве нового верхнего предела напряжения заряда, должны быть сохранены соответствующие документы, объясняющие причины такого изменения.

Примерами документов, объясняющими причины изменения верхнего предела напряжения заряда, являются:

a) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что стабильность кристаллической структуры активного материала положительного электрода, когда аккумулятор заряжают при значениях напряжения выше значений, указанные в таблице А.1, эквивалентна или выше, чем при заряде аккумулятора при установленном значении;

b) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что прием лития в активный материал отрицательного электрода, когда аккумулятор заряжают при значениях напряжения выше, чем значения, указанные в таблице А.1, эквивалентен или выше, чем при заряде аккумулятора при установленном значении;

c) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что аккумуляторы, заряженные при новом верхнем предельном напряжении заряда (выше, чем значения, указанные в таблице А.1), испытаны с использованием методов испытаний при верхнем пределе диапазона высоких температур и удовлетворяют необходимым требованиям;

d) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что аккумуляторы, заряженные при более высоком верхнем предельном напряжении заряда, чем значения, указанные в таблице А.1, испытаны с использованием методов испытаний при верхнем пределе диапазона высоких температур и удовлетворяют необходимым требованиям.

А.4 Рассмотрение температуры и тока заряда

А.4.1 Общие положения

Заряд вызывает химическую реакцию и зависит от температуры. Объем побочных реакций или состояние продуктов заряда зависит от температуры, даже если используется такое же верхнее предельное напряжение заряда и ток заряда.

Следовательно, необходимо, чтобы один или оба верхних предела напряжения заряда и максимального тока заряда были уменьшены как в диапазоне низких, так и высоких температур. Эти условия с точки зрения безопасности считают более опасными, чем стандартный температурный диапазон.

На рисунке А.1 приведена базовая рабочая зона, в которой можно безопасно заряжать обычные литий-ионные батареи.

А.4.2 Рекомендуемый диапазон температур

А.4.2.1 Общие положения

В пределах стандартного диапазона температур аккумуляторы могут заряжаться как при верхнем пределе напряжения заряда, так и при максимальном токе заряда, которые установлены с точки зрения безопасности.

Верхний и нижний пределы температуры при испытаниях устанавливают как максимальные верхний и нижний пределы стандартной температуры соответственно. Например, рекомендуемый диапазон температур некоторых литий-ионных батарей, в которых в качестве положительного активного материала используют литированный оксид кобальта и углерод в качестве отрицательного материала, определяется как от 10 °С до 45 °С.

А.4.2.2 Рассмотрение соображений безопасности при применении другого рекомендуемого диапазона температур

Для некоторых аккумуляторов применяют другой рекомендуемый диапазон температур, отличный от 10 °С - 45 °С, из-за отличия термической стабильности электролита и других факторов. Когда применяют новый рекомендуемый температурный диапазон, испытания, приведенные в 7.2-7.3, следует проводить с использованием аккумуляторов, которые заряжают при различной температуре при испытании. Кроме того, для того чтобы можно было использовать другую температуру, должны быть сохранены соответствующие документы, объясняющие причины такого изменения.

Примерами документов, объясняющими причины изменения температуры испытания, являются:

a) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что стабильность кристаллической структуры активного материала положительного электрода, когда аккумулятор заряжается на новом верхнем пределе температуры при испытании выше 45 °С (максимальный предел стандартного температурного диапазона для типичных литий-ионных аккумуляторов), эквивалентна или выше, чем при заряде аккумулятора при 45 °С;

b) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что аккумуляторы, заряженные на новом верхнем пределе температуры при испытании [выше (45 + 5) °С] и с использованием верхнего предельного напряжения заряда, испытаны с использованием методов испытаний, установленных в 7.2-7.3;

c) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что прием лития в отрицательный активный материал, когда аккумулятор заряжается на новом нижнем пределе температуры при испытании (ниже 10 °С), эквивалентен или выше, чем при заряде аккумулятора при 10 °С;

d) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что аккумуляторы, заряженные при температуре на 5 °С - 10 °С ниже нового нижнего предела температуры при испытании с использованием верхнего предела напряжения заряда, испытаны с использованием методов испытаний, указанных в 7.2-7.3.

А.4.3 Диапазон высоких температур

А.4.3.1 Общие положения

В диапазоне высоких температур температура выше, чем в стандартном диапазоне температур. В пределах диапазона высоких температур заряд допустим при более низком напряжении, чем верхнее предельное напряжение заряда, которое указано для стандартного диапазона температур.

А.4.3.2 Пояснение с точки зрения безопасности

Когда литий-ионный аккумулятор заряжается при более высокой температуре в тех же условиях, что и для стандартного диапазона температур, из активного материала положительного электрода выходит сравнительно большее количество лития. Так как увеличение количества вышедшего лития приводит к ухудшению стабильности кристаллической структуры, показатели безопасности батареи имеют тенденцию к снижению.

Кроме того, разница температур между диапазоном высоких температур и тем, при котором происходит тепловой разгон, относительно невелика. Следовательно, в случае аварии, такой как внутреннее короткое замыкание, батарее легче достичь температуры начала теплового разгона.

В результате в диапазоне высоких температур условия заряда указывают по-разному:

- если температура поверхности литий-ионного аккумулятора выше верхнего предела температуры при испытаний, применяют другое условие заряда, специально указанное для диапазона высоких температур;

- если температура поверхности литий-ионного аккумулятора выше верхнего предела диапазона высоких температур, указанную батарею не допускается заряжать любым током заряда.

А.4.3.3 Рекомендации по безопасности при определении условий заряда в диапазоне высоких температур

Условия заряда в диапазоне высоких температур иногда устанавливают на основании термической стабильности электролита и других факторов. Если необходимо установить условия заряда в диапазоне высоких температур, испытуемые аккумуляторы должны быть заряжены в этих же условиях и проверены с использованием методов испытаний, приведенных в 7.2-7.3.

А.4.3.4 Рекомендации по безопасности при указании нового верхнего предела в диапазоне высоких температур

В некоторых случаях из-за разницы термической стабильности активного материала положительного электрода и других факторов применяют верхний предел в диапазоне высоких температур, отличающийся от приведенного на рисунке А.1. Для принятия нового верхнего предела в диапазоне высоких температур должны быть проведены испытания, приведенные в 7.2-7.3. Кроме того, для того чтобы можно было использовать отличающиеся диапазоны высоких температур, должны быть сохранены соответствующие документы, объясняющие причины такого изменения.

Примерами документов, объясняющих причины изменения диапазона высоких температур, являются:

a) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что стабильность кристаллической структуры активных материалов положительного электрода, когда аккумулятор заряжается на новой верхней границе диапазона высоких температур, эквивалентна или выше, чем при заряде аккумулятора на максимальном пределе текущего диапазона высоких температур;

b) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что аккумуляторы, заряженные при температуре, на 5 °С превышающей новый верхний предел диапазона высоких температур, испытаны с использованием методов, указанных в 7.2-7.3, и соответствуют требованиям.

А.4.4 Диапазон низких температур

А.4.4.1 Общие положения

В диапазоне низких температур температура ниже, чем в стандартном диапазоне температур. В диапазоне низких температур заряд аккумулятора допустим путем изменения одного или обоих верхних пределов напряжения заряда и максимального тока заряда, которые приведены для стандартного диапазона температур.

А.4.4.2 Пояснение с точки зрения безопасности

Когда литий-ионная батарея заряжается в диапазоне низких температур, скорость переноса массы уменьшается и скорость ввода ионов лития в активный материал отрицательного электрода становится низкой. Следовательно, металлический литий легко осаждается на поверхности отрицательного электрода. В этом случае аккумулятор становится термически нестабильным, может перегреться, что в свою очередь может привести к тепловому разгону.

Кроме того, в диапазоне низких температур прием ионов лития сильно зависит от температуры. Следовательно, в литий-ионной батарее, состоящей из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов, прием ионов лития этими аккумуляторами может быть различным из-за разницы температур. В этом случае достаточная безопасность не может быть обеспечена.

Поэтому в диапазоне низких температур условия заряда определяют по-разному:

- если температура поверхности литий-ионных аккумуляторов ниже нижнего предела температуры при испытании, применяют различные условия заряда, которые специально указаны для диапазона низких температур;

- если температура поверхности литий-ионных аккумуляторов ниже нижнего предела диапазона низких температур, батарею недопустимо заряжать любым током заряда.

А.4.4.3 Указания по безопасности при определении условий заряда в диапазоне низких температур

Условия заряда в диапазоне низких температур иногда устанавливают на основе расчетных факторов, таких как прием лития в активный материал отрицательного электрода. Если необходимо установить условия заряда в диапазоне низких температур, испытуемые аккумулятора должны быть заряжены в этих же условиях, проверены с использованием методов испытаний, указанных в 7.2-7.3, и соответствовать требованиям.

А.4.4.4 Рекомендации по безопасности при определении нового нижнего предела в диапазоне низких температур

В некоторых случаях применяют другой нижний предел в диапазоне низких температур, отличный от приведенного на рисунке А.1. Это может быть связано с различием приема лития в активный материал отрицательного электрода и другими факторами. Если должен быть установлен новый нижний предел в диапазоне низких температур, должны быть проведены испытания, приведенные в 7.2-7.3, и показано соответствие требованиям. Должны быть также сохранены соответствующие документы, объясняющие причины изменения диапазона низких температур.

Примеры документов, объясняющих причины изменения диапазона низких температур, следующие:

а) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что прием лития в активный материал отрицательного электрода, когда аккумулятор заряжается на новой нижней границе диапазона низких температур, эквивалентен или выше, чем в случае, когда аккумулятор заряжается в самом нижнем пределе существующего диапазона низких температур;

b) протоколы с результатами испытаний, которые подтверждают, что аккумуляторы, заряженные при температуре на 5 °С ниже нового нижнего предела диапазона низких температур, при испытании с использованием методов, указанных в 7.2-7.3, соответствуют требованиям.

А.4.5 Область применения тока заряда

Ток заряда, как указано выше, не применяют к переменному току с частотой более 50 кГц, что предполагает пульсацию и другие эффекты, так как литий-ионные батареи не реагируют на такие эффекты (импульсные токи с частотой более 50 кГц приемлемы).

А.4.6 Рассмотрение разряда

А.4.6.1 Общие положения

На рисунке А.2 приведена базовая рабочая зона для разряда литий-ионного аккумулятора.

T₁  Т₂ - область низких температур; Т₂  T₃ - стандартный диапазон температур; T₃  T₄ - область высоких температур

Рисунок А.2 - Примеры параметров рабочей зоны при разряде

А.4.6.2 Напряжение конца разряда и пояснение с точки зрения безопасности

Аккумулятор нельзя разряжать за пределы конечного напряжения разряда, установленного изготовителем. Если аккумулятор разряжается за пределы конечного напряжения, металл коллектора отрицательного электрода может растворяться и локально высаживаться во время заряда. Это осаждение может расти к положительному электроду и вызвать внутреннее короткое замыкание или течь электролита.

Если напряжение батареи становится ниже заданного напряжения конца разряда, следует избегать продолжения разряда аккумулятора.

А.4.6.3 Ток разряда и диапазон температур

Во время разряда максимальная температура разряда не должна быть превышена. Если перед разрядом температура превышает максимальную температуру разряда, разряд не должен запускаться. Во время разряда максимальный ток разряда не должен превышать максимальное значение.

А.4.6.4 Область применения тока разряда

Ток разряда, как указано выше, не применяют к компонентам переменного тока (пульсации и т.д.) на частоте 50 кГц или выше, когда ионы лития не реагируют внутри аккумулятора.

А.5 Подготовка образцов

А.5.1 Общие положения

Для предоставления более подробной информации относительно подготовки образца к испытанию по 7.3.9 необходимы следующие дополнительные данные.

А.5.2 Процедура вставки никелевой частицы для генерации внутреннего короткого замыкания

Процедуру вставки выполняют при температуре окружающей среды (20   5) °С, при этом точка росы должна быть ниже минус 25 °С.

А.5.3 Разборка заряженного аккумулятора

Спиральную скрутку электродов (собранный электрод/сепаратор, рулон и катушку) извлекают из заряженного аккумулятора (см. рисунки А.6 и А.9).

А.5.4 Форма никелевой частицы

Форма никелевой частицы должна быть такой, как показано на рисунке А.3.

Размеры: высота - 0,2 мм; толщина - 0,1 мм; L-форма (угол - 90°   10°); длина - 1,0 мм для каждой стороны с допуском 5 %. Материал - более 99 % (массовая доля) чистого никеля.

Рисунок А.3 - Форма никелевой частицы

А.5.5 Вставка никелевой частицы в цилиндрический аккумулятор

А.5.5.1 Вставка никелевой частицы в спиральную скрутку электродов

а) Вставка никелевой частицы между положительной и отрицательной областями покрытия активными материалами для цилиндрического аккумулятора (см. рисунок А.4):

1) если наружный поворот положительной подложки представляет собой алюминиевую фольгу, чтобы провести испытание на короткое замыкание между положительным и отрицательным активными материалами, следует отрезать фольгу по разделительной линии между алюминиевой фольгой и активным материалом;

2) затем следует вставить частицу никеля между положительным активным материалом и сепаратором. Позиционирование никелевой частицы должно быть таким, как показано на рисунке А.4. Положение вставки никелевой частицы должно составлять 20 мм от края разрезанной алюминиевой фольги. Направление L-образного угла - по направлению намотки.

1 - сепаратор; 2 - поверхность, покрытая отрицательным активным материалом; 3 - поверхность, покрытая положительным активным материалом; 4 - 1/2 ширины; 5 - ширина; 6 - никелевая частица

Рисунок А.4 - Положение введения никелевой частицы между областями, покрытыми положительным и отрицательным активными материалами для цилиндрического аккумулятора

b) Вставка никелевой частицы между положительной алюминиевой фольгой (площадь без покрытия) и площадью покрытия отрицательным активным материалом для цилиндрического аккумулятора.

Если алюминиевая фольга положительного электрода открыта на внешнем повороте и алюминиевая фольга обращена к отрицательному активному материалу с покрытием, должна быть проведена следующая процедура:

1) если алюминиевая фольга положительного электрода открыта на внешнем повороте, следует отрезать алюминиевую фольгу на расстоянии 10 мм от разделительной линии между алюминиевой фольгой и активным материалом;

2) затем следует вставить никелевую частицу между алюминиевой фольгой и сепаратором. Позиционирование никелевой частицы должно быть таким, как показано на рисунке А.5.

Положение вставки никелевой частицы должно быть на расстоянии 1,0 мм от края покрытия положительного активного материала на алюминиевой фольге.

1 - сепаратор; 2 - поверхность, покрытая отрицательным активным материалом; 3 - поверхность, покрытая положительным активным материалом; 4 - алюминиевая фольга положительного электрода; 5 - 1/2 ширины; 6 - ширина; 7 - никелевая частица

Рисунок А.5 - Положение введения никелевой частицы между положительной алюминиевой фольгой и областью покрытия отрицательным активными материалами для цилиндрического аккумулятора

Рисунок А.6 - Разборка цилиндрического аккумулятора

А.5.5.2 Маркировка положения никелевой частицы на обоих концах сепаратора скрутки электродов

Процедура заключается в следующем:

a) размещают изолирующий лист между сепаратором, который обращен к никелевой частице, и отрицательным электродом, чтобы защитить от короткого замыкания;

b) вручную скручивают электроды и сепаратор, удерживая никелевую частицу на месте, и закрепляют полученную скрутку клейкой лентой;

c) отмечают положение никелевой частицы в скрутке электродов;

d) помещают скрутку электродов в полиэтиленовый пакет с герметизирующим замком и закрывают его. Помещают полиэтиленовый пакет в пакет из ламинированной алюминиевой пленки, чтобы предотвратить высыхание.

Примечание - Процедура должна быть завершена в течение 30 мин.

А.5.6 Вставка никелевой частицы в призматический аккумулятор

a) Перед установкой никелевой частицы следует вставить изолирующий лист между отрицательным электродом и сепаратором, который находится под никелевой частицей, как показано на рисунке А.9, для защиты от короткого замыкания.

b) Вставка никелевой частицы в скрутку электродов

1) Вставка никелевой частицы между положительной и отрицательной областями, покрытыми активными материалами, для призматического аккумулятора (см. рисунок А.9):

i) вставляют никелевую частицу между областью покрытия положительным активным материалом и сепаратором или между сепаратором и областью покрытия отрицательным активным материалом. В случае если корпус аккумулятора выполнен из алюминия, никелевую частицу вставляют между покрытием положительным активным материалом и сепаратором;

ii) вставляют никелевую частицу между положительным активным материалом и сепаратором. Позиционирование никелевой частицы должно быть таким, как показано на рисунке А.7. Никелевую частицу устанавливают в центре (по диагонали) скрутки электродов. Направление угла L-формы никелевой частицы - в направлении намотки;

1 - алюминиевая фольга положительного электрода; 2 - поверхность, покрытая положительным активным материалом; 3 - сепаратор; 4 - никелевая частица

Рисунок А.7 - Положение введения никелевой частицы между областями положительного и отрицательного покрытий активными материалами призматического аккумулятора

iii) вручную скручивают электроды и сепаратор, удерживая никелевую частицу на месте, и закрепляют полученную скрутку клейкой лентой;

iv) отмечают положение никелевой частицы в скрутке электродов;

v) помещают два слоя полиимидной ленты (ширина - 10 мм, толщина - 25 мкм) на отмеченное место;

vi) помещают скрутку электродов в полиэтиленовый пакет с герметизирующим замком и закрывают его. Помещают полиэтиленовый пакет в пакет из ламинированной алюминиевой пленки, чтобы предотвратить высыхание.

Примечание - Процедура должна быть завершена в течение 30 мин ¹⁾.

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

¹⁾_{Включены дополнительные перечисления b) iii) - vi) из перечисления 2) (А.5.6), пропущенные в тексте оригинала (пояснение разработчика).}

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

2) Вставка никелевой частицы между положительной алюминиевой фольгой (без покрытия) и поверхностью с покрытием отрицательным активным материалом для призматического аккумулятора ¹⁾:

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

¹⁾_{Исключена фраза из текста оригинала, полностью повторяющая последующее перечисление (пояснение разработчика).}

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

i) если алюминиевая фольга положительного электрода открыта на внешнем повороте и алюминиевая фольга обращена к покрытию отрицательным активным материалом, никелевую частицу следует размещать между алюминиевой фольгой и сепаратором;

ii) расположение никелевой частицы должно быть таким, как показано на рисунке А.8. Никелевую частицу устанавливают в центре плоской поверхности скрутки электродов. Направление угла L-формы никелевой частицы - в направлении намотки;

1 - никелевая частица; 2 - алюминиевая фольга положительного электрода; 3 - поверхность, покрытая положительным активным материалом; 4 - сепаратор; 5 - 1/2 ширины; 6 - ширина

Рисунок А.8 - Положение введения никелевой частицы между положительной алюминиевой фольгой и областью покрытия отрицательным активным материалом призматического аккумулятора

iii) вручную скручивают электроды и сепаратор, удерживая никелевую частицу на месте, и закрепляют полученную скрутку клейкой лентой;

iv) отмечают положение никелевой частицы в скрутке электродов;

v) помещают два слоя полиимидной ленты (ширина - 10 мм, толщина - 25 мкм) на отмеченное место;

vi) помещают скрутку электродов в полиэтиленовый пакет с герметизирующим замком и закрывают его. Помещают полиэтиленовый пакет в пакет из ламинированной алюминиевой пленки, чтобы предотвратить высыхание.

Примечание - Процедура должна быть завершена в течение 30 мин.

Рисунок А.9 - Разборка призматических аккумуляторов

А.6 Экспериментальная процедура испытания на принудительное внутреннее короткое замыкание

А.6.1 Материал и инструменты для приготовления никелевой частицы

Необходимые материалы и инструменты:

а) никель. Подготавливают из никелевой фольги [мягкий никель, ИСО 6208 ¹⁾, NW 2200 (Ni 99,0) или NW2201 (Ni 99,0-LC) толщиной (0,10  0,01) мм] заготовки шириной  ²⁾ и длиной (2,00  0,30) мм путем нарезки или с использованием штамповочного пресса;

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

¹⁾_{Отменен.}

²⁾_{Имеющийся в оригинальном тексте размер 0,020 заменен 0,20, т.к. в других местах настоящего стандарта [А.5.4, А.6.2, перечисление b) и рисунок А.3] указано именно данное значение, что соответствует величине допуска, приведенного в А.6.1, перечисление а) (пояснение разработчика).}

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

b) стереомикроскоп;

c) нож с выдвижным лезвием;

d) предметные стекла (2 предметных стекла: толщиной 1 мм или более толстые с квадратными углами);

e) миллиметровая бумага (квадрат 1 мм);

f) контейнер для хранения никелевых частиц.

А.6.2 Пример процедуры подготовки никелевой частицы

Должны быть предприняты следующие шаги:

a) помещают миллиметровую бумагу на предметный столик стереомикроскопа и фокусируют микроскоп на линиях миллиметровой бумаги;

b) смотря в микроскоп помещают никелевую заготовку параллельно линии миллиметровой бумаги. Заготовка должна быть размещена горизонтально, ее стороны, равные 0,20 мм, должны быть расположены перпендикулярно вниз, а стороны, равные 2,00 мм, - параллельно линии на миллиметровой бумаге;

c) помещают предметное стекло вертикально над левой половиной (1,0 мм) никелевой заготовки. В качестве ориентира, чтобы расположить край стекла, следует использовать линию миллиметровой бумаги;

d) держа стеклянное предметное стекло пальцами, подцепляют и приподнимают правую половину (1,0 мм) никелевого элемента с помощью ножа;

e) помещают другое предметное стекло справа от никелевой заготовки, чтобы поднятая часть заготовки оказалась между предметными стеклами. Слегка надавливают правым предметным стеклом на приподнятую часть заготовки, чтобы никелевая заготовка была согнута под углом 90°;

f) готовые никелевые частицы помещают в контейнер для хранения, чтобы предотвратить их деформирование перед испытанием.

Примечание - Никелевые частицы требуемого вида также могут быть изготовлены с использованием штамповочной машины.

На рисунке А.10 показан никелевый материал после формирования никелевой частицы.

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

^*_{Включая заусенцы.}

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

Рисунок А.10 - Размеры готовой никелевой частицы

А.6.3 Позиционирование (или размещение) никелевой частицы

Ниже приведены некоторые рекомендации по размещению никелевой частицы.

a) Положение никелевой частицы может быть изменено, в случае если она не может быть помещена в положение, установленное в разделе А.5.

b) Для призматического аккумулятора никелевая частица может быть помещена в плоскую область. Однако она должна быть расположена в центре сжимаемой поверхности. Если никелевую частицу трудно разместить под самым внешним слоем, ее можно разместить под внутренним слоем, как показано на рисунке А.11.

c) Никелевую частицу не следует размещать в области, где положительный активный материал начинает отслаиваться от алюминиевой фольги. Если материал в требуемой области отслаивается, следует поместить никелевую частицу в другую область, где существует положительный активный материал и где место расположения может быть нажато центром приспособления для нажима.

d) Положение никелевой частицы может быть определено изготовителем аккумулятора и лабораторией, проводящей испытание.

Рисунок А.11 - Расположение никелевой частицы, если она не может быть помещена в требуемую область

А.6.4 Предосторожности относительно повреждения сепаратора

Образец для оценки не должен быть использован, если сепаратор поврежден во время подготовки, например разорван ¹⁾.

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

¹⁾_{Удалена следующая фраза, полностью дублирующая данную (пояснение разработчика).}

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

А.6.5 Предосторожность при намотке сепаратора и электродов

Во время намотки скрутки в исходное положение, подтягивая положительный электрод, отрицательный электрод и сепаратор, следует обратить внимание на то, чтобы не допустить ослабления скрутки.

На рисунке А.12 показан пример цилиндрического аккумулятора.

1 - никелевая частица; 2 - спиральная скрутка; 3 - маркировка; 4 - край области покрытия

Рисунок А.12 - Цилиндрический аккумулятор

А.6.6 Изолирующая пленка для предотвращения короткого замыкания

Во избежание короткого замыкания перед испытанием рекомендуется вставить изоляционную пленку толщиной 25 мкм или менее.

А.6.7 Предосторожность при разборке аккумулятора

Ниже приведены некоторые рекомендации по разборке аккумулятора.

a) Аккумуляторы следует разбирать в сухой камере открытого типа или в сухом помещении, где температура составляет (20  5) °С, а температура точки росы ниже минус 25 °С.

b) Следует соблюдать осторожность, чтобы не замкнуть аккумулятор во время разборки, особенно в области герметизации. Например, можно применять инструменты, края которых выполнены из керамики или изолированы.

c) Существует много разных конструкций аккумуляторов, поэтому рекомендуется проверить с изготовителем наиболее подходящую конструкцию и часть, где наиболее легко может произойти короткое замыкание.

d) Аккумуляторы, закороченные при разборке, не следует использовать для следующего испытания.

А.6.8 Защитное оборудование для обеспечения безопасности

Должны быть использованы защитная одежда с длинными рукавами, защитные очки, маска и перчатки.

А.6.9 Действия при пожаре при разборке

Ниже приведены некоторые рекомендации по предотвращению пожара.

а) Чтобы предотвратить распространение огня, не следует размещать в рабочей зоне ненужные легковоспламеняющиеся материалы.

b) Необходимо принять контрмеры, чтобы предотвратить разбрасывание содержимого аккумуляторов в случае их возгорания. Например, в зоне работы должна быть предусмотрена огнезащитная ткань или песок, и газ должен быть эффективно израсходован.

А.6.10 Предосторожности для процесса разборки и прессования скрутки электродов

Ниже приведены некоторые рекомендации по обращению со скруткой электродов.

a) Одну скрутку электродов следует поместить в полиэтиленовый пакет с герметизирующим замком и затем в пакет из ламинированной алюминиевой пленки. Чтобы минимизировать испарение электролита, следует использовать пакеты минимально возможного размера. Например, следует использовать полиэтиленовый пакет размерами 100 х 140 х 0,04 мм (толщина) и пакет из ламинированного алюминия размерами 120 x 180 x 0,11 мм (толщина).

b) Время проведения работы, начиная от разборки аккумуляторов и до размещения их в алюминиевом ламинированном пакете, не должно превышать 30 мин.

c) Срок хранения в алюминиевом ламинированном пакете не должен превышать 12 ч:

1) скрутка электродов должна быть помещена на испытательную машину в течение 2 мин после ее извлечения из пакетов;

2) сдавливание следует начинать, когда температура скрутки электродов достигает температуры при испытании;

3) когда испытание проводят при высокой температуре, чтобы свести к минимуму испарение электролита, желательно начать сдавливание скрутки электродов в течение 3 мин после ее помещения на испытательную машину. Когда испытание проводят при низкой температуре, желательно начать испытание в течение 10 мин.

А.6.11 Рекомендуемые характеристики для нажимного устройства

Ползун пресса с сервоприводом перемещается линейно, однако в гидравлическом прессе линейности перемещения нет. Когда происходит внутреннее короткое замыкание, нажимное устройство должно остановиться немедленно по обнаружению падения напряжения в аккумуляторе. Пресс с сервоприводом может немедленно остановиться; однако гидравлический пресс не может. Поэтому для нажимного устройства рекомендуется пресс с сервоприводом.

Рекомендуемые характеристики пресса с сервоприводом приведены в таблице А.2.

Таблица А.2 - Рекомендуемые характеристики нажимного устройства

Характеристика	Техническая характеристика изделия 1)	Рекомендация
Метод нажима	-	Сервомоторный пресс
Скорость пресса	0,1 мм/с	(0,1 0,01) мм/с
Стабильность положения после нажима	-	0,02 мм
Максимальное усилие	Цилиндрический: 800 Н макс.	1000 Н или более (рекомендуемое усилие пресса для достижения требований в левой колонке)
	Призматический: 400 Н макс.
Метод измерения давления	-	Непосредственно измеряют с использованием тензодатчика
Период измерения давления	-	5 мс или менее
Время останова нажима после того, как обнаружено изменение напряжения 50 мВ	-	100 мс или менее
1) Из текста оригинала исключена ссылка на МЭК 62133:2012, т.к. настоящий стандарт вводится взамен него (пояснение разработчика).

На рисунке А.13 показаны временные зависимости расстояния от начальной точки нажимного устройства.

Рисунок А.13 - Отношение расстояние - время нескольких типов прессов