阅读提示:本文的失败原因和整改方向,是根据公开研究资料和行业常见做法归纳的排查思路,不是手册规定。具体根因必须通过失效分析确认,判定标准和重测要求以联合国《试验和标准手册》38.3节现行版本及检测机构意见为准。
UN38.3测试不通过,不要急着重测。 先搞清楚失败在哪一项、属于哪一类失败,再做失效分析和针对性整改,最后判断重测范围。直接换个样品再测,大概率还会失败,还可能延误出货。本文按“怎么判定失败 → 各测试项目常见失败原因 → 整改与重测流程 → 如何提高一次通过率”的顺序,帮你把整改思路理清楚。更多基础内容可先看《UN38.3是什么》。
按手册的通用判定思路,电芯和电池在测试中和测试后,出现以下情况即视为不合格(具体适用项目见手册):
• 泄漏:电解液或其他物质外溢,或质量损失超过限值;
• 排气、解体、破裂;
• 起火;
• 开路电压下降过多:测试后开路电压低于测试前的90%(完全放电状态的样品不适用该电压要求);
• 外部短路测试中外壳温度过高:外壳温度超过170℃,或出现解体、破裂、起火。
可以把失败大致分成三类,方便后面定位原因:
1. 电压类:开路电压下降超标;
2. 密封泄漏类:泄漏、排气、质量损失超标;
3. 热失控类:超温、破裂、起火、爆炸。
下表是经验性归纳,用于缩小排查范围,不能替代失效分析。
测试项目 | 常见失败现象 | 常见原因方向 | 常见整改方向 |
T1 高度模拟、T2 温度试验 | 泄漏、质量损失、电压下降 | 壳体或封口密封不良;焊接强度不足;电芯内部微短路 | 改进封口和焊接工艺,加强来料和过程检验 |
T3 振动、T4 冲击 | 电压明显下降、内部短路 | 极耳和焊点强度不足;电池组内部电芯或线路固定不牢;保护板焊点松动 | 增加固定和缓冲结构,优化焊接和装配工艺 |
T5 外部短路 | 外壳温度超标、起火 | 缺少有效的短路保护;保护回路响应不及时;电芯内阻或倍率特性不匹配 | 增加或优化保险丝、保护板等短路保护,重新匹配电芯 |
T6 撞击/挤压 | 起火、爆炸 | 电芯结构强度、隔膜或工艺问题 | 更换或改进电芯设计,应与电芯厂沟通 |
T7 过充电 | 起火、爆炸 | 过充保护缺失或失效;保护芯片和开关器件选型或设计不当 | 完善过充保护设计,增加冗余保护 |
T8 强制放电 | 排气、膨胀、起火 | 电芯过放耐受性差 | 更换电芯或与电芯厂确认过放性能 |
加拿大交通部的一项研究对不合格的第三方锂离子电池做了UN38.3测试分析,发现不合格情况主要集中在T3振动、T5短路和T7过充电三项。研究还指出,电极错位可能导致枝晶形成,进而引发短路和热失控;高电压的第三方电池比低电压的更容易不合格。这些结论对排查设计和工艺问题有参考意义。
1. 保留现场和数据:保存失败样品、测试曲线和实验室原始记录,并注意失败样品的安全存放,避免二次风险。
2. 做失效分析:对失败样品拆解检查,结合电压、温度和电流曲线,判断问题出在电芯、保护板、结构还是工艺。
3. 区分责任环节:是电芯本身不过关,还是电池组的保护设计、装配工艺有问题?这决定了整改要找谁。
4. 制定整改方案:针对根因改设计、改材料或改工艺,不要只“换样品再试”。
5. 评估是否构成新型号:整改涉及材料、结构或保护电路的变更,要对照手册38.3节判断是否构成新型号,并向检测机构确认重测范围。
6. 用整改后的样品重测:送测样品必须代表整改后的量产设计,并按实验室要求准备荷电状态和循环状态。
7. 更新报告和测试摘要:通过后更新相关文件,并保存整改和重测记录,便于向承运方和买家说明。
• 预测试:正式送测前,先在内部或实验室做摸底测试,尤其是T3、T5、T7。
• 选对电芯:优先选用有合规UN38.3报告的电芯,但要记住,电芯合格不等于电池组合格,电池组仍需测试。
• 验证保护设计:对短路保护、过充保护做专项验证,不要只看功能正常。
• 加强机械固定和装配一致性:振动和冲击失败往往来自装配波动,样品要能代表量产水平。
• 留足时间窗口:把可能的整改和重测时间算进交期里。
Q:失败后要重做全部测试吗? 取决于失败项目和整改内容。如果整改涉及材料、结构或保护电路等变更,通常需要评估是否构成新型号,重测范围以手册规定和检测机构意见为准。
Q:换一家检测机构重测可以吗? 可以选择其他机构,但前提是送测样品必须代表整改后的实际量产设计,型号和物料清单要和实际一致。把原样品换家机构“碰运气”不能解决安全问题,样品与量产不一致,还会影响承运方和买家的信任。
Q:测试没通过,还能先发货吗? 不建议。未通过测试的型号,不能按合规方式运输,强行出货可能引发承运和合规风险。
Q:电芯有报告,电池组还会失败吗? 会。电池组的失败多出现在保护电路、连接和装配等环节,所以电池组必须独立测试。
Q:失败原因怎么判断,需要自己做吗? 建议由实验室和电芯厂配合做失效分析,企业提供设计和工艺资料,共同定位根因。
• 联合国欧洲经济委员会(UNECE):《试验和标准手册》第8修订版及修正案1页面,https://unece.org/transport/dangerous-goods/rev8-files
• 加拿大交通部:不合格锂离子电池的UN38.3测试评估与分析研究摘要,https://tc.canada.ca/en/dangerous-goods/publications/lithium-battery-transport-research/research-summary-evaluation-analysis-substandard-lithium-ion-batteries-383-testing
相关阅读:《UN38.3是什么?8项测试详解》|《锂电池出口认证全攻略》
如需为您的锂电池产品做UN38.3预测试、失效分析或整改评估,欢迎联系我们:【全球通检测/181-2638-7162】