Tester di esposizione al fuoco delle batterie
Tester di resistenza al fuoco per batterie – ToronFT™ BBT
Il tester di resistenza al fuoco per batterie ToronFT™ BBT è uno strumento completamente automatizzato progettato per valutare la resistenza alla combustione e l'infiammabilità di celle al litio ricaricabili e pacchi batteria. Conforme alle norme UL 2054 e UL 1642, sottopone i campioni di prova a una fiamma controllata generata da un becco di Bunsen, mentre un involucro ottagonale in rete metallica trattiene eventuali particelle proiettate durante la combustione. Gli operatori possono programmare il tempo di applicazione della fiamma e monitorare il test da remoto, proteggendo il personale da eventi pericolosi che potrebbero verificarsi in caso di incendio o rottura di una batteria.
Il ToronFT™ BBT è compatibile con un'ampia gamma di formati di celle e pacchi batteria, dalle piccole batterie cilindriche agli ioni di litio a cella singola ai pacchi multicella utilizzati nell'elettronica di consumo e nei prodotti di alimentazione portatili. L'altezza della fiamma regolabile e il sistema di accensione automatica dello strumento consentono di ottenere condizioni di prova uniformi e ripetibili per ogni campione. Un'alimentazione di gas di petrolio liquefatto ad alta purezza e un bruciatore Bunsen con un diametro interno di 9.5 mm producono la fiamma blu brillante specificata nelle norme UL 2054 Clausola 22 e UL 1642 Clausola 20. La misurazione dei tempi di prova copre sia la fase di accensione che quella di spegnimento della fiamma (postcombustione), ciascuna programmabile indipendentemente da 0 a 99.99 secondi.
Progettato per produttori di batterie, laboratori di prova di terze parti e reparti di controllo qualità, il ToronFT™ BBT soddisfa i requisiti hardware fisici delle norme UL 2054, UL 1642 e IEC 60086-4, fornendo un unico strumento per i test di conformità ai più diffusi standard di sicurezza per batterie nordamericani e internazionali. Il sistema di controllo completamente automatizzato elimina la variabilità dell'operatore dall'esecuzione del test, riducendo il rischio di risultati incoerenti e migliorando la produttività in ambienti di test ad alto volume.
Tester di resistenza al fuoco per batterie – Applicazioni ToronFT™ BBT
Il ToronFT™ BBT trova impiego in diversi settori industriali che progettano, producono o qualificano batterie al litio per i mercati commerciali e di consumo. Le applicazioni tipiche includono:
- Produzione di batterie agli ioni di litio e al litio metallico: qualificazione della resistenza al fuoco e alla combustione di celle cilindriche, prismatiche e a sacchetto prima della certificazione del prodotto secondo le norme UL 1642 e UL 2054.
- Pacchi batteria per dispositivi elettronici di consumo: test di sicurezza dei pacchi batteria per smartphone, laptop, tablet, power bank portatili e dispositivi indossabili per verificarne la conformità ai requisiti UL 2054 per batterie domestiche e commerciali.
- Componenti per veicoli elettrici (EV) e mobilità elettrica: valutazione del rischio di incendio di celle agli ioni di litio e piccoli moduli secondo le norme UL 2580 e IEC 60086-4 nell'ambito di programmi più ampi di test di resistenza alle sollecitazioni.
- Laboratori di prova accreditati e di terze parti: test standardizzati di resistenza al fuoco per i produttori di batterie che desiderano ottenere la certificazione UL, CE o IEC, con una geometria di prova riproducibile che corrisponde all'apparato di riferimento nelle norme pubblicate.
- Ricerca e sviluppo di batterie e nuove formulazioni chimiche: screening rapido di prototipi di celle per valutare il comportamento incontrollato in caso di surriscaldamento, la propagazione della combustione e il rischio di proiezione di particelle durante i cicli di sviluppo del prodotto.
- Pacchi batteria per utensili elettrici e industriali: qualificazione dell'infiammabilità dei pacchi batteria per utensili a batteria, dispositivi medici e apparecchiature industriali portatili prima dell'immissione sul mercato.
- Quality Control e Ispezione in entrata: test delle merci in entrata presso gli assemblatori di componenti elettronici e i produttori OEM per verificare che le celle e i pacchi batteria acquistati soddisfino le specifiche di sicurezza pubblicate prima dell'integrazione nei prodotti finali.
Internazionali
Il ToronFT™ BBT è progettato per soddisfare i requisiti relativi agli apparecchi di prova per l'esposizione al fuoco e la resistenza alla combustione previsti dalle seguenti norme internazionali e nordamericane in materia di sicurezza delle batterie:
- UL 2054 – Norma di sicurezza per batterie domestiche e commerciali, Clausola 22 / Fig. 22.1 – Test di esposizione al fuoco delle batterie
- UL 1642 – Norma di sicurezza per le batterie al litio, Articolo 20 / Figura 20.1 – Esposizione al fuoco e prova di impatto con proiettili
- IEC 62133-2 – Requisiti di sicurezza per celle e batterie al litio secondarie sigillate portatili per l'uso in applicazioni portatili – Parte 2: Sistemi al litio
- IEC 60086-4 – Batterie primarie – Parte 4: Sicurezza delle batterie al litio, clausole 6.2.5 e 6.2.7 / Figura 1 – Apparecchiatura per prove di esposizione al fuoco
- UN/DOT 38.3 – Raccomandazioni sul trasporto di merci pericolose – Manuale di prove e criteri, Sezione 38.3 – Batterie al litio metallico e agli ioni di litio
Tester di esposizione al fuoco per batterie – Caratteristiche principali del ToronFT™ BBT
Il ToronFT™ BBT combina una temporizzazione di precisione, un controllo automatico della fiamma e un robusto involucro di contenimento ottagonale per offrire test di combustione delle batterie sicuri e riproducibili con un intervento minimo da parte dell'operatore. Le caratteristiche principali includono:
- Controllo di prova completamente automatico: la sequenza di prova gestita da PLC controlla l'accensione, la temporizzazione della fiamma e lo spegnimento senza intervento manuale, eliminando la variabilità dovuta all'operatore e migliorando la riproducibilità tra più cicli di prova.
- Timer indipendenti per l'accensione e la postcombustione della fiamma: timer programmabili separati per il tempo di applicazione della fiamma e il tempo di mantenimento della fiamma (ciascuno da 0 a 99.99 secondi, risoluzione ±0.1 s) consentono un controllo preciso delle condizioni di prova in conformità ai requisiti UL 2054 e UL 1642.
- Altezza della fiamma regolabile: l'altezza della fiamma del bruciatore Bunsen è regolabile da 10 a 75 mm (±2 mm), consentendo all'operatore di impostare l'intensità della fiamma blu brillante specificata nella norma di prova applicabile senza dover ricorrere a ripetute ricalibrazioni.
- Sistema di accensione automatica: l'accensione elettronica integrata avvia in modo affidabile il becco Bunsen all'inizio di ogni ciclo di prova, eliminando la necessità di accensione manuale e riducendo il rischio che un'accensione ritardata possa compromettere i risultati del test.
- Contenitore di prova ottagonale conforme agli standard: la gabbia ottagonale in rete metallica, di dimensioni 305 mm di larghezza, 355 mm di profondità e 610 mm di altezza, soddisfa i requisiti dimensionali della Figura 22.1 della norma UL 2054 e contiene frammenti di proiettile e gas di combustione per tutta la durata del test.
- Piattaforma di campionamento di precisione con rete metallica: la rete in acciaio con 20 aperture per pollice (diametro del filo 0.43 mm), posizionata a 38.1 mm sopra la punta del bruciatore, riproduce l'esatta geometria richiesta dalle norme UL 2054 Clausola 22, IEC 60086-4 e UL 1642 Clausola 20.
- Geometria di riferimento dell'asta di prova sicura: è inclusa un'asta di prova di 6.35 mm di diametro e 355.6 mm di lunghezza per verificare la geometria dello strumento e l'allineamento dell'applicazione della fiamma prima dei test di produzione.
- Adatto per celle e pacchi batteria: lo strumento è compatibile sia con singole celle cilindriche o prismatiche, sia con pacchi batteria multicella, offrendo un'unica piattaforma di test per i programmi di collaudo UL 1642 (a livello di cella) e UL 2054 (a livello di pacco batteria).
Teoria e metodo
Le batterie al litio immagazzinano elevate densità di energia all'interno di soluzioni elettrolitiche infiammabili confinate sotto pressione. Quando una cella è esposta al calore esterno, l'elettrolita può vaporizzare, il separatore può fondersi e un cortocircuito interno può innescare una reazione termica incontrollata, una reazione esotermica autosostenuta in cui la cella genera molto più calore di quanto possa dissipare. Il test di combustione della batteria quantifica l'intensità e le caratteristiche di contenimento di questa reazione misurando la durata della combustione, l'eventuale espulsione di frammenti e la penetrazione di tali frammenti nella rete di protezione circostante.
Il ToronFT™ BBT riproduce l'apparato standardizzato per le prove di esposizione al fuoco specificato nelle norme UL 2054, UL 1642 e IEC 60086-4. Un bruciatore Bunsen con un tubo di 9.5 mm di diametro brucia gas di petrolio liquefatto ad alta purezza, producendo una fiamma premiscelata di colore blu brillante, calibrata per riscaldare la rete metallica di supporto fino a raggiungere una temperatura rosso vivo (circa 700 °C). Il campione di prova poggia su una griglia metallica a 20 maglie posizionata a 38.1 mm sopra la punta del bruciatore. L'applicazione della fiamma continua fino all'esplosione della batteria, al suo completo spegnimento o allo scadere del tempo di esposizione programmato. Durante la prova, il cronometro registra sia la durata della fiamma attiva sia la postcombustione (combustione continuata dopo lo spegnimento del bruciatore), fornendo agli ingegneri dati precisi sulla tempistica della combustione per le analisi.
Durante il test, il campione è circondato da una gabbia ottagonale in rete metallica. Questa gabbia intercetta eventuali frammenti, getti di gas o particelle proiettate durante un evento di rottura. Secondo le norme UL 2054 e UL 1642, la batteria supera il test di resistenza ai proiettili se nessuno dei materiali espulsi penetra nella gabbia. La camera completamente chiusa del ToronFT™ BBT contiene anche i gas di combustione e impedisce la propagazione esterna del fuoco. Poiché l'intera sequenza di test viene eseguita sotto controllo automatico PLC con capacità di accensione remota, gli operatori rimangono al di fuori della zona di prova durante l'esposizione alla fiamma, eliminando l'esposizione del personale al rischio termico e garantendo una geometria di applicazione della fiamma costante in ogni ciclo.
Tester di resistenza al fuoco per batterie – Specifiche tecniche del ToronFT™ BBT
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| Modello | ToronFT™ BBT (ZY6219) |
| Tipo di bruciatore | Bruciatore Bunsen, diametro interno del foro 9.5 mm (0.375 pollici), lunghezza del tubo circa 100 mm |
| Tempo di applicazione della fiamma | 0 – 99.99 s, precisione ±0.1 s |
| Tempo di mantenimento della fiamma (postcombustione) | 0 – 99.99 s, precisione ±0.1 s |
| Altezza della fiamma | 10 – 75 mm, regolabile, precisione ±2 mm |
| Schermata di esempio della piattaforma | Rete metallica in acciaio, 20 aperture ogni 25.4 mm, diametro del filo 0.43 mm; montata a 38.1 mm sopra la punta del bruciatore. |
| Forma dell'involucro di prova | Ottagonale |
| Larghezza dell'involucro di prova | 305 mm (in 12) |
| Profondità dell'involucro di prova | 355 mm (in 14) |
| Altezza del contenitore di prova | 610 mm (in 24) |
| sistema di accensione | Accensione elettronica automatica |
| Modalità di controllo | Completamente automatico, PLC |
| Gas combustibile | Gas di petrolio liquefatto ad elevata purezza (GPL) |
| Asta di prova di riferimento | Diametro 6.35 mm (¼ di pollice) × Lunghezza 355.6 mm (14 pollici) |
| Standard applicabili | UL 2054 Clausola 22 / Fig. 22.1; UL 1642 Clausola 20 / Fig. 20.1; IEC 60086-4 Clausole 6.2.5 e 6.2.7 / Fig. 1; IEC 62133-2 |
Contenuto della confezione standard
| Articolo | Descrizione |
|---|---|
| Bruciatore Bunsen con supporto | Gruppo bruciatore completo con valvola del gas regolabile e staffa di montaggio. |
| Contenitore di prova ottagonale in rete metallica | Gabbia metallica di contenimento, 305 mm × 355 mm × 610 mm, sezione ottagonale |
| Setaccio di campionamento in rete metallica d'acciaio | Rete metallica a 20 maglie, diametro del filo 0.43 mm, posizionata a 38.1 mm sopra il bruciatore. |
| Asta di riferimento per la prova | 6.35 mm di diametro × 355.6 mm di lunghezza, per la verifica della geometria dello strumento |
| Tessuto di prova / Materiale di supporto | Tessuto di supporto standard per la valutazione della cattura di particelle di proiettile |
| Bombola di gas GPL | 1 bombola di gas di petrolio liquefatto ad alta purezza (fornita dal cliente per uso continuativo) |