電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池UN38.3認(rèn)證檢測(cè)研究

孫曉娜，孫朝蓉，韓思遠(yuǎn)，鄭媛，鮑宸浩

摘? 要：目前電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池成為新能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)，本文從標(biāo)準(zhǔn)定義、不同類型電池的檢測(cè)項(xiàng)目、送檢數(shù)量以及UN38.3關(guān)鍵條款等方面解析UN38.3標(biāo)準(zhǔn)，以期幫助企業(yè)了解并做好UN38.3檢測(cè)，順利完成電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池的出口運(yùn)輸。

關(guān)鍵詞：鋰離子動(dòng)力蓄電池；UN38.3

中圖分類號(hào)：U462.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2023）03-0028-04

Research of UN38.3 Certification Testing for Electric Vehicle Traction Battery

SUN Xiao-na， SUN Chao-rong， HAN Si-yuan， ZHENG Yuan， BAO Chen-hao

（ National Automobile Quality Inspection and Test Center （Xiangyang），

Xiangyang 441004， China）

Abstract：At present， Li-ion traction battery for electric vehicle has become a hot spot in the field of new energy. This paper analyzes the UN38.3 standard from the aspects of the definition of the standard， the test items of different types of batteries， the inspection quantity and the key clauses of UN38.3， It is expected to help enterprises complete the UN38.3 test and successfully complete the export transportation of the Li-ion traction battery for electric vehicle.

Key? Words： Li-ion Traction Battery；UN38.3

近年來，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，中國(guó)產(chǎn)新能源汽車受到全世界市場(chǎng)的認(rèn)可，越來越多的新能源汽車、動(dòng)力蓄電池出口到世界各地。因此及時(shí)了解和掌握新能源汽車、動(dòng)力蓄電池出口運(yùn)輸規(guī)則有著非常重要的意義。目前UN38.3認(rèn)證測(cè)試是鋰電池空運(yùn)、海運(yùn)和陸運(yùn)的通用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池UN38.3認(rèn)證測(cè)試進(jìn)行研究，以期幫助電動(dòng)汽車整車企業(yè)及動(dòng)力電池零部件企業(yè)了解并做好UN38.3檢測(cè)，順利完成產(chǎn)品的出口運(yùn)輸。

1? ? UN38.3簡(jiǎn)介

UN38.3是指聯(lián)合國(guó)在《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》中，針對(duì)鋰電池及帶鋰電池的設(shè)備/車輛運(yùn)輸專門制定的第3部分38.3測(cè)試條款，最新有效版本為ST/SG/AC.10/11/Rev.7[1]，本文主要圍繞電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池UN38.3檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解析、研究，對(duì)于其他類型的鋰電池在此就不贅述。

1.1? ?重要術(shù)語說明

電芯（Cell）：指單一的封閉電化學(xué)裝置（一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極），兩個(gè)電極之間存在電位差。電芯根據(jù)其總質(zhì)量的大小又分為小型電芯（總質(zhì)量≤500g）和大型電芯（總質(zhì)量＞500g）。對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池而言，其質(zhì)量一般都大于500g，屬于大型電芯。

電池組（Battery）：是指用電路連接在一起的兩個(gè)或多個(gè)單體，并安裝有使用所必須的裝置，如外殼、終端、標(biāo)記和保護(hù)裝置等。UN38.3手冊(cè)中，并沒有提到模塊、電池包/系統(tǒng)概念，而是將其統(tǒng)稱為電池組，電池組根據(jù)其總質(zhì)量的大小又分為小型電池組（總質(zhì)量≤12kg）和大型電池組（總質(zhì)量＞12kg）。對(duì)于電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池的模組或電池包/系統(tǒng)而言，質(zhì)量一般都大于12kg，屬于大型電池組。

電池組件（Assembled Battery）：屬于電池組的一種，電池組包含電池組件，電池組件就是常說的電池包/系統(tǒng)。

1.2? ?測(cè)試程序

UN38.3手冊(cè)共有8個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目：T.1高度模擬、T.2溫度試驗(yàn)、T.3振動(dòng)、T.4沖擊、T.5外部短路、T.6擠壓、T.7過度充電、T.8強(qiáng)制放電。據(jù)UN38.3手冊(cè)要求，同一個(gè)試驗(yàn)樣品必須按照T.1～T.5順序依次進(jìn)行測(cè)試。 T.6和T.8試驗(yàn)對(duì)象為單體，電池組（模組、電池包/系統(tǒng)）無需做T.6和T.8，且T.6和T.8不能使用試驗(yàn)過的樣品進(jìn)行測(cè)試，需用新樣品進(jìn)行測(cè)試。T.7試驗(yàn)對(duì)象為電池組（模組、電池包/系統(tǒng)），可以使用T.1～T.5測(cè)試后的未損壞樣品進(jìn)行測(cè)試，UN38.3手冊(cè)中描述：若電池組未安裝過度充電保護(hù)裝置，只作為部件用在另一個(gè)帶有過度充電保護(hù)裝置的電池組中，無需滿足本項(xiàng)試驗(yàn)的要求。對(duì)于電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池而言，若模組沒有安裝過充保護(hù)裝置，而是作為帶過充保護(hù)裝置的電池包/系統(tǒng)的一部分，則模組是免做T.7測(cè)試項(xiàng)目。

2? ? 送樣及檢測(cè)項(xiàng)目規(guī)則

2.1? ?鋰離子電芯

如果動(dòng)力電池零部件企業(yè)只是單獨(dú)出口鋰離子電芯，則需要做T.1-T.6和T.8項(xiàng)目，需要40只電芯。對(duì)應(yīng)的具體檢測(cè)項(xiàng)目、樣品狀態(tài)、數(shù)量和試驗(yàn)周期如表1所示。這里需要注意的是樣品預(yù)處理的狀態(tài)，UN38.3手冊(cè)中沒有說明從什么狀態(tài)開始進(jìn)行充放電周期，也沒有說明50%容量狀態(tài)是在充電過程還是放電過程。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》規(guī)定[2]，電芯在標(biāo)準(zhǔn)充電前，先按照制造商規(guī)定的放電方法放電至終止電壓。 GB/T 31486-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》[3]和GB/T 31484-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》[4]也要求首先放電至相應(yīng)的放電終止電壓。因此，建議無論鋰電池開始處于何種荷電狀態(tài)，都首先按照制造商規(guī)定的放電方法放電至截止條件，稱之為“初始狀態(tài)”，然后再進(jìn)行充放電周期；50%容量狀態(tài)建議是在充電過程的50%額定容量狀態(tài)。

2.2? ?鋰離子電池組

如果企業(yè)出口的僅是電池組（模組、電池包/系統(tǒng)）或者電動(dòng)汽車整車，此時(shí)的測(cè)試對(duì)象為電芯和電池組。電芯作為電池組的組成一部分，此時(shí)電芯只需要做T.6和T.8項(xiàng)目，其送樣狀態(tài)及數(shù)量如上表1所示 。電池組則需要做T.1-T.5和T.7項(xiàng)目。表2列出了小型電池組和大型電池組對(duì)應(yīng)的具體檢測(cè)項(xiàng)目、樣品狀態(tài)、數(shù)量和試驗(yàn)周期。從表2可以看出，小型電池組和大型電池組的檢測(cè)區(qū)別是送樣的數(shù)量不同，但對(duì)于電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池的模組或電池包/系統(tǒng)而言，質(zhì)量一般都大于12kg，屬于大型電池組，送樣的數(shù)量為8套。如果T.5試驗(yàn)過后的樣品未損壞，T.7項(xiàng)目可以使用其繼續(xù)開展試驗(yàn)，此時(shí)電池組送樣數(shù)量為4套。

2.3? ?鋰離子電池組件

對(duì)于鋰離子電池組件， UN38.3.3（f）條款里提到 “如果電池組件由已經(jīng)通過所有UN38.3試驗(yàn)要求的電池組串并聯(lián)組成，且在完全充電狀態(tài)時(shí)所有正極鋰含量不大于500g或標(biāo)稱能量不大于6200Wh時(shí)，需對(duì)一個(gè)完全充狀態(tài)電電池組件做T.3、T.4和T.5試驗(yàn)，此外，還應(yīng)對(duì)另一個(gè)完全充電狀態(tài)的電池組件進(jìn)行T.7試驗(yàn)”。此條款要求：T.3、T.4和T.5試驗(yàn)需要用同一個(gè)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，且試驗(yàn)前狀態(tài)為按照制造商提供的充電方法進(jìn)行充滿電狀態(tài)，T7可以用T.5試驗(yàn)過的未損壞的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，或者用一個(gè)全新的充滿電的電池組件進(jìn)行試驗(yàn)。

而對(duì)于電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池而言，其標(biāo)稱能量一般都大于6200Wh，UN38.3.3 （g）條款里提到：“如果電池組件由已經(jīng)通過所有UN38.3試驗(yàn)要求的電池組串并聯(lián)組成，且在完全充電狀態(tài)時(shí)所有正極鋰含量大于500g或標(biāo)稱能量大于6200Wh時(shí)，如果能夠驗(yàn)證電池組件能防止過度充電、短路以及過度放電的發(fā)生，則無需用電池組件進(jìn)行UN38.3的相關(guān)測(cè)試”。此條款表明：對(duì)于標(biāo)稱能量大于6200Wh的電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池包/系統(tǒng)而言，可以用組成電池包/系統(tǒng)的模組來進(jìn)行UN38.3項(xiàng)目測(cè)試，然后對(duì)電池包/系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，能防止過度充電、短路以及過度放電的發(fā)生。按照這種檢測(cè)方式，如果企業(yè)需要對(duì)全新的電池組件進(jìn)行認(rèn)證試驗(yàn)，只需提供30只電芯做T.6和T.8項(xiàng)目，4套或8套模組做T.1-T.5或T.7項(xiàng)目，1套電池包/系統(tǒng)來驗(yàn)證過度充電、短路和過度放電的發(fā)生，這種通過將電池包/系統(tǒng)分解成模組的測(cè)試方式，可以減少大型電池包/系統(tǒng)的樣品檢測(cè)成本。

但這里需要注意的是：UN38.3.3（g）條款里只是提到能夠驗(yàn)證大型電池組件防止過度充電、短路以及過度放電的發(fā)生，但是沒有給出明確的檢測(cè)方法。目前，我國(guó)最具代表性的并且是國(guó)家強(qiáng)制性的電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池安全標(biāo)準(zhǔn)為GB 38031-2020 《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》，因此，建議UN38.3.3（g）條款里的電池組件防止過充、短路以及過放驗(yàn)證試驗(yàn)可參照GB 38031-2020執(zhí)行。

3? ? 企業(yè)提供資料清單

為了順利高效完成UN38.3測(cè)試，企業(yè)除了提供上述檢測(cè)所需的樣品外，還需提供下表3相關(guān)資料：

4? ? 總結(jié)

近年來，隨著我國(guó)新能源汽車及鋰離子動(dòng)力蓄電池行業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)新能源汽車、動(dòng)力蓄電池出口占比持續(xù)提升，因此及時(shí)了解和掌握新能源汽車、動(dòng)力蓄電池出口運(yùn)輸規(guī)則有著非常重要的意義。本文從標(biāo)準(zhǔn)重要術(shù)語定義、不同類型電池的送樣及檢測(cè)項(xiàng)目規(guī)則和UN38.3關(guān)鍵條款等方面分析了UN38.3標(biāo)準(zhǔn)，并歸納了企業(yè)為順利高效完成測(cè)試所需提供資料清單，希望能夠幫助企業(yè)了解并高效完成UN38.3檢測(cè)，順利完成產(chǎn)品的出口運(yùn)輸。

參考文獻(xiàn)：

[1]United Nations. ST/SG/AC.10/11/Rev.7， Recommendations on the transport of dangerous goods Manual of tests and criteria [S]. New York and Geneva， March 2021.

[2]全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 38031-2020電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2020.

[3]全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 31486-2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[4]全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 31484-2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法 [S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

孫曉娜

畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，碩士學(xué)歷，現(xiàn)就職于國(guó)家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（襄陽），任工程師，主要從事動(dòng)力蓄電池檢測(cè)與試驗(yàn)研究工作。

專家推薦語

鄧遠(yuǎn)發(fā)

東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心

試驗(yàn)技術(shù)副總工程師? ?研究員高級(jí)工程師

電動(dòng)汽車飛速發(fā)展，動(dòng)力電池出口也日漸增多，更多的企業(yè)在了解和查詢電池的出口運(yùn)輸規(guī)則，該論文通過對(duì)UN38.3認(rèn)證測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的研究，總結(jié)了電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池出口運(yùn)輸?shù)恼J(rèn)證測(cè)試中的項(xiàng)目和樣件數(shù)量及測(cè)試周期，為企業(yè)高效完成出口運(yùn)輸?shù)臏y(cè)試認(rèn)證提供了很好的指導(dǎo)和建議，具有非常好的實(shí)用性。