Klimakammer für Batterietests

Wiederaufladbare Lithiumbatterien werden in der modernen Welt immer häufiger eingesetzt, insbesondere in Elektroautos.

Aufgrund ihrer technischen Eigenschaften werden sie jedoch einer Reihe gründlicher Tests , um ihren Lebenszyklus zu bestimmen, Fehlfunktionen und ihre Umweltauswirkungen zu minimieren. Dazu gehören auch Klimakammertests.

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Was sind wiederaufladbare Lithiumbatterien?

Diese Art von Batterie, auch bekannt als Lithium-Ionen-Batterie , wurde erstmals in den 1970er Jahren von dem amerikanischen Chemiker John Goodenough vorgeschlagen , für dessen Idee er 2019 zusammen mit seinen Kollegen Stanley Whittingham und Akira Yoshino den Nobelpreis für Chemie erhielt

Tatsächlich wurden in den letzten zwanzig Jahren , in denen die Anwendbarkeit der Technologie und ihre großtechnische Produktion verifiziert wurden.

Wiederaufladbare Lithiumbatterien verwenden eine Lithiumverbindung an der Kathode und Graphit oder Lithiumtitanat an der Anode. Sie sind in vielen Formen und Größen erhältlich und daher vielseitig einsetzbar. Da sie zudem einen geringen Memory-Effekt aufweisen, zählen sie zu den langlebigsten wiederaufladbaren Batterien.

Welche Sektoren sind an Bakterien-und Klimakammerprüfungen beteiligt?

Wie wir bereits erwartet haben, lässt sich das Prinzip der Lithiumspeicherung in verschiedenen Größenordnungenund liefert Energie für ganz unterschiedliche Geräte und Maschinen: vom Mobiltelefon in unserer Hand über Flugzeuge bis hin zu Elektroautos.

Daher Unterhaltungselektronik, Militär- und Luft- sowie Automobilindustrie an der Forschung an Lithium-Ionen-Batterien und den damit verbundenen Sicherheitstests in Klimakammern beteiligt.

Derzeit scheint der Automobilsektor der vielversprechendste und am stärksten expandierende zu sein, auch aufgrund einiger Unfälle und Fehlfunktionen, die in den letzten Jahren in anderen Sektoren aufgetreten sind.

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Welche Normen regeln Batterietests in einer Klimakammer?

Die Gesetzgebung im Bereich wiederaufladbarer Lithiumbatterien ist ein hochaktuelles Thema, so sehr, dass im Februar 2021 ein neuer Entwurf zur Prüfung durch dieEuropäische Union vorgelegt wurde.

jedochbereits eigene Richtlinien erarbeitet. Die Automobilbranche beispielsweise orientiert sich an den Vorgaben von EUCAR, dem Europäischen Automobilrat.

2019 aktualisierteText regelt die Konstruktion und den Einsatz von wiederaufladbaren Lithiumbatterien, wobei besonderes Augenmerk auf die Sicherheitsanforderungen gelegt wird, die durch geeignete Tests in einer Klimakammer entwickelt werden.

Wie funktionieren Batterietests in einer Klimakammer?

Einer der Hauptrisikofaktoren für wiederaufladbare Lithiumbatterien ist die Hitze.

Hohe Temperaturen und direkte Sonneneinstrahlung beeinträchtigen sowohl die Lebensdauer (die Anzahl der Ladezyklen variiert zwischen 400 und 1200) als auch die Funktion selbstund können zu Fehlfunktionen und sogar Explosionen führen.

Das Testen von Batterien in Klimakammern dient in erster Linie dazu, die Langlebigkeit der Batterie zu überprüfen und solche Vorkommnisse zu verhindern. 

Die ersten werden als beschleunigte Alterungstests und die zweiten als Ermüdungstests bezeichnet.

Durch die gezielte Anpassung der Innentemperatur der Klimakammer lassen sich reale Einsatzsituationen der Batterie simulieren. EUCAR hat sieben Risikostufen zur Bewertung der Testergebnisse festgelegt , wobei Null keine Auswirkung und die siebte Stufe eine Explosion beschreibt .

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Die FDM-Klimakammer für Batterietests

Die FDM-Klimakammer kann alle von uns erwähnten Batterietests durchführen und ist mit einer einfachen und intuitiven Benutzeroberfläche ausgestattet , die dem Bediener die volle Kontrolle über den Prozess ermöglicht.

FDM kann Klimakammern für Batterietests mit ATEX- und/oder Gefahrenklassenzertifizierung liefern.

Wenn Sie mehr über die EUCAR-Gefahrenstufen erfahren möchten, können Sie hier nachlesen. 

Darüber hinaus können wir für spezielle Anforderungen eine maßgeschneiderte Klimakammer bauen. Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

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Autoritative Quellen und externe Links

Weitere Informationen zu den Vorschriften für Sicherheits- und Leistungstests von Lithiumbatterien finden Sie hier:

• UN-Modellvorschriften — Handbuch der Prüfverfahren und Kriterien (UN 38.3) — Obligatorische Prüfungen für den Transport von Lithiumbatterien auf dem Luft-, See- und Straßenweg.
• IEC 62133 — Sicherheitsanforderungen für tragbare, versiegelte Lithium-Sekundärzellen.
• IEC 62660 — Sekundäre Lithium-Ionen-Zellen für den Antrieb von elektrischen Straßenfahrzeugen (EV).
• UL 1642 / UL 2054 — US-Sicherheitsstandard für Batteriezellen und -packs.
• UNECE-Regelung Nr. 100 — Zulassung von batterieelektrischen Fahrzeugen (Europäische EV-Zulassung).

Häufig gestellte Fragen zum Batterietest in einer Klimakammer

Welche Tests sind für die Markteinführung einer Lithiumbatterie erforderlich?

Für den Transport UN 38.3 weltweit verpflichtend (IATA, IMDG, ADR) und umfasst acht Prüfungen, darunter Höhenprüfung, Temperaturschockprüfung, Vibrationsprüfung, Stoßprüfung, Kurzschlussprüfung und Überladungsprüfung. Für die Vermarktung an Endverbraucher IEC 62133 (Europa) oder UL 1642/2054 (USA) erforderlich. Für Elektrofahrzeugbatterien IEC 62660 und UNECE R100. Erfahren Sie mehr über UN 38.3.

Welcher Temperaturbereich gilt üblicherweise für Batterietests?

Die meisten Normen fordern Tests zwischen -40 °C und +85 °C, wobei einige Extremtests bei +150 °C (UN 38.3 Heißkammer) durchgeführt werden. Für Lade-/Entladezyklen in einer Klimakammer liegt der typische Bereich zwischen -20 °C und +60 °C. Spezielle FDM-Batteriekammern unterstützen den Temperaturbereich von -70 °C bis +180 °C und verfügen über einen aktiven Brandschutz (Schutz vor thermischem Durchgehen).

Wozu werden spezielle Batteriekammern benötigt?

Lithiumbatterien können unter Belastung ein thermisches Durchgehen: eine Kettenreaktion mit Freisetzung giftiger/brennbarer Gase, dichtem Rauch und Explosionsgefahr. Spezielle FDM-Batteriekammern verfügen über eine Zwangsabsaugung, Druckentlastungsklappen, Gasdetektion (UEG), Notkühlung und verstärkte Wände, die den Anforderungen der IEC 62619 für Industriebatterien entsprechen.

Können Festkörperbatterien in denselben Kammern getestet werden?

Ja, Klimakammern und Umweltprüfstände eignen sich für alle Batterietypen (Lithium-Ionen, Lithium-Polymer, Festkörperbatterien, Lithium-Metall, Natrium-Ionen). Die Testprotokolle und -bereiche variieren: Festkörperbatterien vertragen höhere Temperaturen (bis zu 150–200 °C) und sind weniger anfällig für thermisches Durchgehen, benötigen aber dennoch eine vollständige Qualifizierung gemäß IEC 62660 oder den in Entwicklung befindlichen neuen Ausgaben (IEC 63338).