Klimakammer-Konfigurator
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Unser Leitfaden zur Auswahl der für Ihre Bedürfnisse am besten geeigneten Klimakammer.
Der Transport und die Verwendung von Lithiumbatterien erfordern strenge Sicherheitsprüfungen gemäß UN-Standard 38.3. Diese Prüfreihe, Teil des UN-Handbuchs für Prüfverfahren und Kriterien, legt die Mindestanforderungen fest, die jede Lithiumzelle bzw. -batterie erfüllen muss, bevor sie auf der Straße, Schiene, dem Schiff oder in der Luft transportiert werden darf. Angesichts des rasanten Wachstums des Marktes für Elektrofahrzeuge und tragbare Geräte ist das Verständnis dieser Prüfungen wichtiger denn je.
In diesem Leitfaden analysieren wir detailliert die 8 in UN 38.3 geforderten Tests, deren Beziehung zur Norm IEC 62660 für Autobatterien und die grundlegende Rolle von Klimakammern bei der Durchführung dieser Tests.
Die UN 38.3 T.2 Wärmeprüfkammer
Die T.2-Testzyklen zwischen -40 °C und +72 °C liegen innerhalb des Temperaturbereichs unserer Batterietestkammern (-70 °C bis +180 °C). Wir bauen diese für Zellen bis zur EUCAR-Gefahrenklasse 6 mit Gasdetektion, Brandbekämpfung und Überdruckentlastung.
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Was ist UN 38.3 und warum ist es verbindlich?
Standard 38.3 ist Teil von Abschnitt 38.3 des UN-Handbuchs für Prüfverfahren und Kriterien, dem internationalen Referenzdokument für die Klassifizierung gefährlicher Güter. Er gilt für alle Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Batterien, die für den Transport bestimmt sind.
Seit 2003 ist das Bestehen dieser Tests für den Versand von Lithiumbatterien gemäß den Vorschriften der IATA (Luftfracht), des ADR (europäischer Straßentransport) und der IMDG (Seetransport) verpflichtend. Seit 2020 ist zusätzlich eine Testzusammenfassung erforderlich, die die bestandenen Tests bescheinigt.
Ziel ist es, sicherzustellen, dass Zellen und Batterien unter normalen Transportbedingungen sicher sind und keine Brand-, Explosions- oder Freisetzungsgefahr darstellen. Jede Produktionscharge muss vor der Freigabe für die Lieferkette geprüft werden.
Die 8 Länderspiele der UN 38.3 Serie
Die Norm umfasst acht Tests (T.1 bis T.8), die jeweils eine kritische Situation simulieren, der die Batterie während des Transports oder der Verwendung ausgesetzt sein könnte. Im Folgenden finden Sie die Details zu jedem Test.
T.1 — Höhensimulation
Die Zellen werden 6 Stunden lang bei einem Druck von 11,6 kPa (entspricht etwa 15.000 Metern Höhe) und 20 °C gelagert. Der Test bestätigt, dass die Batterie unter den für Flugzeugfrachträume typischen Niederdruckbedingungen weder an Masse verliert, aufquillt noch ausläuft.
T.2 — Thermischer Test (Thermische Zyklen)
Die Batterie wird einem schnellen Temperaturzyklus zwischen -40 °C und +72 °C, wobei jede Extremtemperatur mindestens 6 Stunden beträgt und der Übergang maximal 30 Minuten dauert. Dieser Zyklus wird 10 Mal wiederholt. Dieser Test überprüft die strukturelle Integrität und die Dichtigkeit unter thermischer Belastung – und hier Batterietestkammern eine entscheidende Rolle, da sie präzise und reproduzierbare Temperaturrampen gewährleisten.
T.3 — Vibration
Die Zelle wird sinusförmigen Schwingungen mit einer Frequenz von 7 Hz bis 200 Hz ausgesetzt, und zwar 3 Stunden lang pro Achse (X, Y, Z). Dies simuliert die mechanischen Belastungen beim Straßen- oder Schienentransport.
T.4 — Mechanischer Stoß
Beschleunigungsimpulse von 150 g für 6 ms (kleine Zellen) bzw. 50 g für 11 ms (große Batterien) werden in drei Richtungen angewendet. Die Prüfung dient der Feststellung der Widerstandsfähigkeit gegen plötzliche Stöße beim Umgang mit den Batterien.
T.5 — Externer Kurzschluss
Die Zellen werden bei einer Temperatur von 55 °C mindestens eine Stunde lang mit einem Widerstand von weniger als 0,1 Ohm kurzgeschlossen. Der Test stellt sicher, dass die Außentemperatur 170 °C nicht überschreitet und dass keine Brände oder Explosionen auftreten.
T.6 — Aufprall / Zerkleinerung
Für zylindrische und prismatische Zellen: Ein Stab mit 15,8 mm Durchmesser wird auf die Zelle gelegt und ein Gewicht von 9,1 kg aus 61 cm Höhe fallen gelassen. Für Knopf- und Beutelzellen: Druckprüfung mit ansteigender Kraft bis zu 13 kN. Die Prüfung dient dem Nachweis, dass keine Brand- oder Explosionsgefahr besteht.
T.7 — Überladung (nur wiederaufladbare Batterien)
Der Akku wird mindestens 24 Stunden lang mit einem Strom geladen, der dem Doppelten des vom Hersteller empfohlenen Maximalstroms entspricht. Überprüfen Sie die Sicherheitsvorkehrungen im Falle einer Fehlfunktion des Ladekreises.
T.8 — Erzwungene Entladung (nur wiederaufladbare Batterien)
Jede Zelle wird mit einem Anfangsstrom, der dem maximalen Entladestrom entspricht, zwangsweise entladen. Der Test bestätigt, dass die Zelle auch unter extremen Entladebedingungen weder explodiert noch Feuer fängt.
| Prüfen | Simulierter Zustand | Schlüsselparameter | Klimakammer |
|---|---|---|---|
| T.1 | Höhe | 11,6 kPa, 20 °C, 6 h | Ja (mit Leerzeichen) |
| T.2 | Thermische Zyklen | -40 °C / +72 °C, 10 Zyklen | Ja |
| T.3 | Vibration | 7–200 Hz, 3 h pro Achse | Nein (Schütteln) |
| T.4 | Mechanischer Stoß | 150 g / 50 g | Nein (Schockbank) |
| T.5 | Kurzschluss | <0,1 Ohm, 55 °C, 1 h | Ja |
| T.6 | Aufprall/Zerdrücken | 9,1 kg / 13 kN | NEIN |
| T.7 | Überlast | 2x Maximalstrom, 24 Stunden | Optional |
| T.8 | Zwangsentladung | Maximaler Entladestrom | Optional |
IEC 62660: Ergänzende Prüfungen für Autobatterien
Während sich UN 38.3 auf die Sicherheit beim Transport konzentriert, definiert IEC 62660 die Leistungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen für Lithiumzellen, die für Elektrofahrzeuge bestimmt sind. Die Normenreihe ist in drei Teile gegliedert:
- IEC 62660-1: Leistungstests (Kapazität, Leistung, Energieeffizienz, Lebenszyklen)
- IEC 62660-2: Zuverlässigkeits- und Missbrauchsprüfungen (thermische Überlastung, Überlastung, interner Kurzschluss)
- IEC 62660-3: Spezielle Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuganwendungen
Der thermische Missbrauchstest beinhaltet das Erhitzen der Zelle auf 130 °C (oder bis zu 10 °C über die kritische Temperatur) mit einer Aufheizrate von 5 °C/min und das Halten dieser Temperatur für 30 Minuten. Dies ist ein besonders anspruchsvoller Test, der Klimakammern mit schnellen Temperaturrampen und explosionsgeschützte Sicherheitssysteme erfordert.
Für Labore, die im Energie- und Batteriesektor, deckt die Kombination aus UN 38.3 und IEC 62660 den gesamten Validierungszyklus ab: von der Transportsicherheit bis zur Qualifizierung für den Einbau in Elektrofahrzeuge.
Die Rolle von Klimakammern bei Batterietests
Mehrere Prüfungen nach UN 38.3 und IEC 62660 erfordern eine präzise Kontrolle der Umgebungstemperatur während der Prüfung. Die Batterieprüfkammer ist das unverzichtbare Werkzeug für:
- T.2-Thermozyklen: schnelle Übergänge von -40 °C auf +72 °C mit kontrollierten Rampenzeiten
- Kurzschluss T.5: Stabile Temperaturhaltung bei 55 °C während des gesamten Tests
- Thermische Überbeanspruchung IEC 62660-2: Kontrolliertes Erhitzen bis 130 °C mit einer Aufheizrate von 5 °C/min
- Thermische Zyklenprüfung IEC 62660-1: Beschleunigte Lebenszyklen bei extremen Temperaturen
Batterieprüfkammern müssen spezifische Merkmale aufweisen, die sie von Standard-Klimakammern unterscheiden: explosionsgeschützte Sicherheitssysteme, Gassensoren zur Früherkennung eines thermischen Durchgehens, Zwangslüftung zur Rauchabführung und verstärkte Wände, um etwaige Deflagrationsereignisse einzudämmen.
Für Labore im Automobilsektorstellen diese Kammern eine strategische Investition dar: Mit einer einzigen Maschine können sowohl UN 38.3- als auch IEC 62660-Tests durchgeführt werden, wodurch Platz und Budget optimiert werden.
Die FDM-Lösung für Batterietests
FDM Environment Makers entwickelt und fertigt Klimakammern für Batterietests und bietet maßgeschneiderte Lösungen für Forschungslabore, Zellhersteller und Automobilhersteller. Die Batterietestkammern von FDM bieten:
- Temperaturbereich von -70 °C bis +180 °C bei kontrollierter relativer Luftfeuchtigkeit von 10–98 RH
- Explosionsgeschützte Sicherheitssysteme und Gasdetektionssensoren
- Schnelle Temperaturrampen zur Erfüllung der Anforderungen von UN 38.3 T.2 und IEC 62660
- Anpassbare Volumina für Einzelzellen, Module oder komplette Packungen
- Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards für Batterietests
Entdecken Sie die FDM-Batterietestkammer oder kontaktieren Sie uns für technische Beratung zu Ihrem Batterietestprojekt.
Häufig gestellte Fragen zu UN 38.3
Ist der UN-38.3-Test für alle Lithiumbatterien obligatorisch?
Ja, das Bestehen aller acht UN-38.3-Tests ist für alle Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Batterien, die für den internationalen Transport bestimmt sind, obligatorisch. Seit 2020 ist außerdem eine Testzusammenfassung erforderlich, die die Testergebnisse dokumentiert.
Worin besteht der Unterschied zwischen UN 38.3 und IEC 62660?
UN 38.3 prüft die Sicherheit von Batterien während des Transportsund ist eine gesetzliche Anforderung für den Versand gefährlicher Güter. IEC 62660 bewertet die Leistung und Zuverlässigkeit von Zellen für Elektrofahrzeuge. Beide Normen ergänzen sich: UN 38.3 stellt die Mindestanforderung für den Marktzugang dar, während IEC 62660 Zellen für spezifische Anwendungen im Automobilbereich qualifiziert.
Welche UN 38.3-Tests erfordern eine Klimakammer?
Der T.2-Test (Temperaturzyklen -40 °C/+72 °C) erfordert zwingend eine Klimakammer für Batterietests. Der T.5-Test (Kurzschluss bei 55 °C) sowie die Tests T.7 und T.8 profitieren von einer Temperaturregelung. Für den Test auf thermische Überbeanspruchung gemäß IEC 62660-2 ist eine Klimakammer mit schnellen Temperaturrampen unerlässlich.
Mehr erfahren: Einen vollständigen Überblick über Umwelttests von Batterien bietet die FDM-Batterietestkammer.
Weitere maßgebliche Quellen
- IATA-Leitfaden für Lithiumbatterien — IATA-Richtlinien für den Lufttransport von Lithiumbatterien.
- IMO IMDG-Code – Seeschifffahrtsvorschriften für die Beförderung gefährlicher Güter einschließlich UN 38.3.
- ADR 2023 — Europäisches Übereinkommen über die Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße.
- SAE J2464 — Missbrauchsprüfung von Batterien für Elektrofahrzeuge.
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