SICHERHEITSPARAMETER

(1)

Wärmeschock- und Zyklusprüfung

Zweck dieser Prüfung ist es, Veränderungen der Batterieintegrität, die sich aus dem Ausdehnen und Zusammenziehen von Zellbestandteilen bei extremen und plötzlichen Temperaturwechseln ergeben, und die möglichen Folgen solcher Veränderungen zu bewerten. Bei einem Wärmeschock wird die Batterie zwei Temperaturgrenzen ausgesetzt und für einen bestimmten Zeitraum auf dem jeweiligen Temperaturgrenzwert gehalten.

(2)

Externer Kurzschlussschutz

Bei dieser Prüfung wird die Sicherheit einer Batterie bei Auslösung eines externen Kurzschlusses bewertet. Die Prüfung kann die Aktivierung der Überstromschutzeinrichtung oder die Fähigkeit der Zellen bewerten, dem Strom standzuhalten, ohne dass es zu einer gefährlichen Situation kommt (z. B. thermisches Durchgehen, Explosion, Brand). Die Hauptrisikofaktoren sind die Wärmeerzeugung auf Zellebene und die Erzeugung von Lichtbögen, die die Schalttechnik beschädigen oder zu vermindertem Isolationswiderstand führen können.

(3)

Überladungsschutz

Bei dieser Prüfung wird die Sicherheitsleistung einer Batterie bei Überladung bewertet. Die größten Sicherheitsrisiken bei Überladung sind die Elektrolytzersetzung, die Auflösung von Kathode und Anode, die exotherme Zersetzung der Oberflächenschicht (Solid Electrolyte Interphase, SEI), die Schädigung des Separators und das Lithium-Plating, das zur Selbsterhitzung der Batterie und zum thermischen Durchgehen führen kann. Zu den Faktoren, die das Prüfergebnis beeinflussen, gehören zumindest die Ladegeschwindigkeit und der letztlich erreichte Ladezustand. Der Schutz kann entweder durch Spannungsregelung (Unterbrechung nach Erreichen der Ladungsgrenze) oder Stromsteuerung (Unterbrechung nach Überschreitung des maximalen Ladestroms) gewährleistet werden.

(4)

Schutz gegen übermäßige Entladung

Bei dieser Prüfung wird die Sicherheitsleistung einer Batterie bei übermäßiger Entladung bewertet. Zu den Sicherheitsrisiken bei übermäßiger Entladung gehört die Polaritätsumkehr, die zur Oxidation des Stromabnehmers in der Anode (Kupfer) und zu Plating auf der Kathodenseite führt. Selbst eine geringfügige übermäßige Entladung kann zu Dendritbildung und schließlich zu einem Kurzschluss führen.

(5)

Überhitzungsschutz

Bei dieser Prüfung werden die Auswirkungen eines Fehlers der Temperaturregelung oder des Versagens anderer Schutzeinrichtungen gegen die interne Überhitzung im Betrieb bewertet.

(6)

Schutz vor Wärmeausbreitung

Bei dieser Prüfung wird die Sicherheitsleistung einer Batterie bei Wärmeausbreitung bewertet. Das thermische Durchgehen einer Zelle kann eine Kaskadenreaktion in der gesamten Batterie hervorrufen, die aus zahlreichen Zellen bestehen kann. Sie kann schwerwiegende Folgen haben, einschließlich einer erheblichen Freisetzung von Gas. Die Prüfung trägt jenen Prüfungen Rechnung, die derzeit von der ISO und im Rahmen der globalen technischen Regelung der Vereinten Nationen für Verkehrsanwendungen entwickelt werden.

(7)

Mechanische Schäden durch Außeneinwirkung

Bei diesen Prüfungen werden eine oder mehrere Situationen simuliert, in denen eine Batterie versehentlich mechanischen Belastungen ausgesetzt wird und für den Zweck, für den sie ausgelegt ist, betriebsbereit bleibt. Die Kriterien für die Simulation dieser Situationen sollten die tatsächliche Nutzung widerspiegeln.

(8)

Interner Kurzschluss

Bei dieser Prüfung wird die Sicherheitsleistung einer Batterie bei einem internen Kurzschluss bewertet. Das Auftreten interner Kurzschlüsse — eines der Hauptprobleme der Batterieerzeuger — kann zu Entgasung, thermischem Durchgehen und einer Funkenentladung, die die aus der Zelle entweichenden Elektrolyt-Dämpfe entzünden kann, führen. Solche internen Kurzschlüsse können durch Fertigungsfehler, Verunreinigungen in den Zellen oder durch die Bildung von dendritischem Lithium ausgelöst werden und sind die Ursache der meisten Sicherheitsvorfälle während des Betriebs. Mehrere Szenarien für interne Kurzschlüsse sind möglich (z. B. elektrischer Kontakt zwischen Kathode und Anode, Aluminiumstromabnehmer und Kupferstromabnehmer, Aluminiumstromabnehmer und Anode), wobei sich die jeweiligen Kontaktwiderstände unterscheiden.

(9)

Überhitzung/Unterkühlung

Während dieser Prüfung muss die Batterie hohen Temperaturen ausgesetzt sein (gemäß IEC 62619 ist die Temperatur 85 °C), die exotherme Zersetzungsreaktionen auslösen und zum thermischen Durchgehen in der Zelle führen können.

(10)

Brandprüfung

Die Explosionsgefahr wird bewertet, indem die Batterie Feuer ausgesetzt wird.

(11)

Emission von Gasen

Batterien können beträchtliche Mengen von potenziell gefährlichen Stoffen enthalten, wie leichtentzündliche Elektrolyte, korrosive und toxische Bestandteile. Unter bestimmten Bedingungen könnte die Batterieintegrität beeinträchtigt werden, sodass gefährliche Gase freigesetzt werden. Daher ist es wichtig, die Stoffe zu ermitteln, die während Prüfungen aus der Batterie freigesetzt werden: Das Risiko, dass nichtwässrige Elektrolyte toxische Gase emittieren, sollte bei allen in den Nummern 1 bis 10 aufgeführten Sicherheitsparametern entsprechend berücksichtigt werden.