UN3480 리튬 이온배터리 위험물 운송 규정 (한글판)

이 포스팅은 UN(United Nations)에서 규정한 위험물 운송 시험 및 기준 매뉴얼(Transport of Dangerous Goods Manual of Tests and Criteria)에서 리튬 이온배터리 관련된 내용만 발췌했습니다.

문서번호: ST/SG/AC.10/11/Rev.5

위험물 운송 시험 및 기준 매뉴얼은 약 500페이지에 달하며, 그중에서 리튬 이온 배터리에 관련된 내용은 10페이지도 채 안됩니다. 그러나 리튬 이온 배터리는 전기차 배터리로 많이 활용되기 때문에 UN3480이 가장 중요하다고 볼 수 있겠습니다. 아래 내용은 영문 매뉴얼을 번역한 것으로 일부 오역이 있을 수 있습니다. 이와 관련해 법적 책임을 물을 수 없으니, 정확한 내용은 영문 매뉴얼을 참고하시기 바랍니다. 또한 아래 삽입된 이미지들은 매뉴얼에는 없는 사진이므로 참고하시기 바랍니다.

Transport of Dangerous Goods

38.3 Lithium metal and lithium ion batteries

38.3 리튬 금속 및 리튬 이온 배터리

38.3.1 목적

이 섹션은 리튬 금속 및 리튬 이온 셀 및 배터리의 분류를 위해 따라야 할 절차를 제시합니다(UN No. 3090, 3091, 3480 및 3481 및 모델 규정 3.3장의 해당 특별 조항 참조).

38.3.2 범위

38.3.2.1 리튬 금속 및 리튬 이온 전지 및 배터리는 특정 셀 또는 배터리 형식의 운송 전에 모델 규정 3.3장의 특별 조항 188 및 230에서 요구하는 대로 시험을 수행해야 합니다. 다음과 같은 방법으로 시험 형식과 다른 셀 또는 배터리:

(a) 1차 전지 및 배터리의 경우 음극, 음극 또는 전해질 중 더 큰 0.1g 또는 20질량% 이상의 변화;

(b) 충전식 셀 및 배터리의 경우 와트 시간이 20% 이상 변화하거나 전압이 20% 이상 증가한 경우, 또는

새로운 유형으로 간주하고 필요한 테스트를 받아야 합니다.

셀 또는 배터리 유형이 하나 이상의 시험 요건을 충족하지 못하는 경우, 해당 셀 또는 배터리 유형이 재시험되기 전에 고장을 일으킨 결함 또는 결함을 수정하기 위한 조치를 취해야 합니다.

38.3.2.2 분류의 목적상 다음과 같은 정의가 적용됩니다:

총 리튬 함량은 배터리를 구성하는 셀에 포함된 리튬 함량 그램의 합을 의미합니다.

배터리는 케이스, 단자 및 표시를 포함하여 영구적인 수단으로 함께 전기적으로 연결된 하나 이상의 셀을 의미합니다.

참고: 일반적으로 "배터리 팩", "모듈" 또는 "배터리 어셈블리"로 불리며, 다른 장비에 전원을 공급하는 주요 기능을 가진 장치는 모델 규정 및 본 매뉴얼에서 배터리로 취급합니다. 버튼 셀 또는 배터리는 전체 높이가 직경보다 작을 때 작은 셀 또는 배터리 주위를 의미합니다. 셀은 두 단자에 걸쳐 전압 차이를 나타내는 단일 봉지 전기 화학 장치(양극 및 음극 1개)를 의미합니다. 모델 규정 및 본 매뉴얼에 따라, 동봉된 전기 화학 장치가 본 명세서에서 "셀"의 정의를 충족하는 범위 내에서, 이 장치가 모델 규정 및 본 매뉴얼 외부에서 "배터리" 또는 "단일 셀 배터리"로 명명되었는지에 관계없이, 이는 "배터리"가 아니라 "셀"입니다.

컴포넌트 셀은 배터리에 포함된 셀을 의미합니다. 사이클은 충전식 셀 또는 배터리를 완전히 충전하고 완전히 방전하는 한 시퀀스를 의미합니다. 분해(disassembly)란 셀 또는 배터리에서 25cm 떨어진 와이어 메쉬 스크린(직경 0.25mm, 격자 밀도 6~7cm의 밀봉된 알루미늄 와이어)에 셀 또는 배터리의 어느 부분의 고체 물질이 침투하는 통풍구 또는 파열을 의미합니다. 유출수는 셀 또는 배터리가 환기되거나 누출될 때 방출되는 액체 또는 가스를 의미합니다.

첫 번째 사이클은 모든 제조 공정을 완료한 후의 초기 사이클을 의미합니다. 완전 충전은 지정된 정격 용량까지 전기적으로 충전된 충전식 셀 또는 배터리를 의미합니다.

완전 배출은 다음 중 하나를 의미합니다: 정격 용량의 100%를 제거하기 위해 전기적으로 방전된 1차 전지 또는 배터리, 또는 제조업체가 지정한 엔드포인트 전압까지 전기 방전된 충전식 셀 또는 배터리.

대용량 배터리는 총 질량이 12kg 이상인 리튬 금속 배터리 또는 리튬 이온 배터리를 의미합니다. Large cell은 완전 충전 시 음극의 리튬 함량이 12g 이상인 리튬 금속 셀을 의미하거나, 리튬 이온 셀의 경우 와트시 등급(Watt-hour rating)이 150Wh 이상인 셀을 의미합니다.

누출은 셀 또는 배터리에서 물질이 빠져나가는 것을 의미합니다.

리튬 함량은 리튬 금속 및 리튬 합금 전지와 전지에 적용되는데, 전지의 경우 리튬 금속 또는 리튬 합금 전지의 양극에 있는 리튬의 질량을 의미하는데, 일차 전지의 경우는 전지가 충전되지 않은 상태일 때, 충전 가능한 전지의 경우는 전지가 완전히 충전되었을 때 측정됩니다. 전지의 리튬 함량은 전지의 구성 전지에 포함된 리튬 함량 그램의 합과 같습니다.

리튬 이온 셀 또는 배터리는 양극과 음극이 모두 인터칼레이션 화합물(인터칼레이션 된 리튬은 전극 재료의 격자를 갖는 이온 또는 준원자 형태로 존재함)인 재충전 가능한 전기화학 셀 또는 배터리를 의미하며, 여기에 기술된 바와 같이 리튬 이온 화학을 사용하는 리튬 폴리머 셀 또는 배터리는 리튬 이온 셀 또는 배터리로 규정됩니다.

질량 손실은 아래 표 38.3.2.2의 값을 초과하는 질량 손실을 의미합니다. 질량 손실을 정량화하기 위해 다음 절차가 제공됩니다:

여기서 M1은 시험 전 질량, M2는 시험 후 질량입니다. 질량 감소가 표 38.3.2.2의 값을 초과하지 않을 경우 "질량 감소 없음"으로 간주합니다.

1차는 전기적으로 충전 또는 재충전되도록 설계되지 않은 전지 또는 배터리를 의미합니다. 각형 셀 또는 배터리는 양 끝이 유사하고 동일하며 평행한 직선형이고 측면이 평행한 셀 또는 배터리를 의미합니다.

보호장치란 퓨즈, 다이오드 및 전류 제한기와 같은 장치로 전류 흐름을 차단하거나 한 방향으로 전류 흐름을 차단하거나 전기 회로에서 전류 흐름을 제한하는 장치를 의미합니다.

정격 용량은 제조업체가 지정한 부하, 온도 및 전압 차단점을 적용하여 측정한 셀 또는 배터리의 용량(암페어 시간)을 의미합니다. 충전식은 전기적으로 재충전되도록 설계된 셀 또는 배터리를 의미합니다.

파열은 내부 또는 외부 원인에 의해 유도된 셀 용기 또는 배터리 케이스의 기계적 고장을 의미하며, 이로 인해 노출 또는 누출이 발생하지만 고체 물질이 배출되지는 않습니다.

단락은 전류 흐름을 위한 가상의 제로 저항 경로를 제공하는 셀 또는 배터리의 양극 단자와 음극 단자 사이의 직접적인 연결을 의미합니다. 소형 배터리는 총질량이 12kg 이하인 리튬 금속 배터리 또는 리튬 이온 배터리를 의미합니다.

스몰 셀(small cell)은 음극의 리튬 함량이 완전 충전 시 12g 이하인 리튬 금속 셀을 의미하며, 리튬 이온 셀의 경우 와트-아워시 등급이 150Wh 이하인 셀을 의미합니다.

유형은 셀 또는 배터리의 특정 전기 화학 시스템 및 물리적 설계를 의미합니다. 충전되지 않은 것은 전체 또는 부분적으로 방전되지 않은 1차 전지 또는 배터리를 의미합니다.

환기는 파열 또는 분해를 방지하기 위해 설계된 방식으로 셀 또는 배터리로부터 과도한 내부 압력을 방출하는 것을 의미합니다.

와트시로 표시되는 와트시 등급은 셀 또는 배터리의 정격 용량(암페어시)에 공칭 전압을 곱하여 계산됩니다.

38.3.3

본 항목에 따라 셀 또는 배터리 형식을 시험하는 경우, 시험하는 각 형식의 셀 및 배터리의 수와 상태는 다음과 같습니다:

a) 1차 전지 및 1~5차 시험에 따른 배터리를 시험할 때 표시된 수량으로 다음을 시험해야 합니다:

(i) 충전되지 않은 상태에 있는 10개의 셀;

(ii) 완전 방전 상태의 10개 셀;

(iii) 충전되지 않은 상태의 4개의 소형 배터리;

(iv) 완전 방전 상태의 4개의 소형 배터리;

(v) 충전되지 않은 상태의 4개의 대형 배터리; 및

(vi) 완전 방전 상태의 4개의 대형 배터리.

b) 시험 1~5에 따라 충전식 전지 및 배터리를 시험할 때 다음을 표시된 수량으로 시험해야 합니다:

(i) 완전 충전 상태의 첫 번째 사이클에서 10개의 셀;

(ii) 완전 충전 상태의 첫 번째 사이클에서 4개의 소형 배터리;

(iii) 50 사이클 후 완전 충전 상태로 종료되는 4개의 소형 배터리;

(iv) 첫 번째 사이클에서 완전 충전 상태의 대형 배터리 2개, 그리고

(v) 25 사이클 후 완전 충전 상태로 끝나는 두 개의 대형 배터리.

c) 시험 6에 따라 1차 전지 및 충전 전지를 시험할 때 다음을 표시된 수량으로 시험해야 합니다:

(i) 1차 전지의 경우, 5개의 전지는 방전되지 않은 상태이고 5개의 전지는 완전 방전된 상태입니다;

(ii) 1차 배터리의 구성 셀, 충전되지 않은 상태의 5개 셀 및 완전 방전된 상태의 5개 셀의 경우;

(iii) 충전식 셀의 경우, 첫 번째 사이클에서 지정 용량의 50%로 5개의 셀, 그리고

(iv) 충전식 배터리의 구성 셀의 경우, 첫 번째 사이클에서 지정된 정격 용량의 50%로 5개의 셀이 있습니다.

각기둥형 셀의 경우 위에서 설명한 5개의 셀 대신 10개의 테스트 셀이 필요하므로 세로축을 따라 5개의 셀, 다른 축을 따라 5개의 셀로 절차를 수행할 수 있습니다. 모든 경우에 테스트 셀은 한 번의 충격만 받습니다.

d) 시험 7에 따른 충전식 배터리를 시험할 때 다음을 표시된 수량으로 시험해야 합니다:

(i) 완전 충전 상태의 첫 번째 사이클에서 소형 배터리 4개;

(ii) 50 사이클 후 완전 충전 상태로 종료되는 4개의 소형 배터리;

(iii) 첫 번째 사이클에서 완전 충전 상태의 대형 배터리 2개, 그리고

(iv) 완전 충전 상태로 끝나는 25 사이클 후의 대형 배터리 2개. 배터리 어셈블리에만 사용하도록 설계된 과충전 보호 기능이 장착되지 않은 배터리는 이러한 보호 기능을 제공하는 이 테스트의 요구 사항에 적용되지 않습니다.

e) 시험 8에 의거하여 1차 전지 및 충전 전지를 시험할 때 다음을 표시된 수량으로 시험해야 합니다:

(i) 완전 방전 상태의 10개의 1차 전지;

(ii) 완전 방전 상태에서 첫 번째 사이클에서 10개의 충전식 셀, 그리고

(iii) 완전 방전 상태로 끝나는 50 사이클 후 10개의 재충전 가능한 셀.

f) 모든 양극의 총 리튬 함량이 완전히 충전되었을 때 500 g 이하인 배터리 어셈블리를 시험할 때 또는 모든 해당 시험을 통과한 셀 또는 배터리로 조립된 와트-아워 등급이 6 200 와트-아워 이하인 리튬 이온 배터리의 경우, 완전히 충전된 상태의 배터리 어셈블리 하나를 시험 3, 4 및 5에 따라 시험하고, 또한 충전식 배터리 어셈블리의 경우 시험 7에 따라 시험해야 합니다. 충전식 배터리 어셈블리의 경우, 어셈블리는 적어도 25 사이클을 순환해야 합니다.

모든 해당 테스트를 통과한 배터리를 전기적으로 연결하여 모든 음극의 총 리튬 함량이 500g 이상인 배터리 어셈블리를 구성하거나, 와트시(Watt-hour) 등급이 6200 와트시 이상인 리튬 이온 배터리의 경우, 배터리 어셈블리를 모니터링하고 단락을 방지할 수 있는 시스템이 장착된 경우, 또는 어셈블리 내 배터리 간의 과방전과 배터리 어셈블리의 과열 또는 과충전을 방지할 수 있는 시스템이 장착된 경우에는 해당 배터리 어셈블리를 테스트할 필요가 없습니다.

38.3.4 절차

각 셀 및 배터리 유형은 테스트 1~8을 수행해야 합니다. 테스트 1~5는 동일한 셀 또는 배터리에 대해 순차적으로 수행해야 합니다. 테스트 6 및 8은 달리 테스트되지 않은 셀 또는 배터리를 사용하여 수행해야 합니다. 테스트 7은 사이클링 된 배터리에 대한 테스트 목적으로 테스트 1~5에서 이전에 사용된 손상되지 않은 배터리를 사용하여 수행할 수 있습니다.

38.3.4.1 Test T.1: 고도 시뮬레이션 테스트

38.3.4.1.1 목적

이 테스트는 저압 조건에서 항공 운송을 시뮬레이션합니다.

38.3.4.1.2 시험 절차

시험 전지와 배터리는 주위 온도(20 ± 5°C)에서 6시간 이상 11.6 kPa 이하의 압력에서 보관해야 합니다.

38.3.4.1.3 요구사항

셀과 배터리는 질량 손실, 누출, 벤팅, 분해, 파열 및 화재가 없고 테스트 후 각 테스트 셀 또는 배터리의 개방 회로 전압이 이 절차 직전 전압의 90% 이상이면 이 요구 사항을 충족합니다. 전압과 관련된 요구 사항은 완전 방전 상태의 테스트 셀 및 배터리에는 적용할 수 없습니다.

38.3.4.2 Test T.2: 열 시험 테스트

38.3.4.2.1 목적

이 테스트는 셀 및 배터리 씰 무결성 및 내부 전기 연결을 평가합니다. 테스트는 빠르고 극단적인 온도 변화를 사용하여 수행됩니다.

38.3.4.2.2 시험 절차

테스트 셀과 배터리는 75 ± 2°C의 테스트 온도에서 최소 6시간 동안 보관한 후 -40 ± 2°C의 테스트 온도에서 최소 6시간 동안 보관해야 합니다. 테스트 온도 극단 사이의 최대 시간 간격은 30분입니다. 이 절차는 10번 반복되며, 그 후 모든 테스트 셀과 배터리는 주변 온도(20 ± 5°C)에서 24시간 동안 보관해야 합니다. 대형 셀과 배터리의 경우 테스트 온도 극단에 노출되는 기간은 최소 12시간이어야 합니다.

38.3.4.2.3 요구사항

38.3.4.3 Test T.3: 진동 테스트

38.3.4.3.1 목적

이 테스트는 운송 중 진동을 시뮬레이션합니다.

38.3.4.3.2 시험 절차

셀과 배터리는 진동을 충실하게 전달할 수 있도록 셀을 왜곡하지 않고 진동 기계의 플랫폼에 단단히 고정됩니다. 진동은 7 Hz에서 200 Hz 사이의 로그 스윕과 15분 이내에 다시 7 Hz를 통과하는 사인 파형이어야 합니다. 이 사이클은 셀의 서로 수직인 3개의 장착 위치 각각에 대해 총 3시간 동안 12회 반복해야 합니다. 진동 방향 중 하나는 단자 면에 수직이어야 합니다. 로그 주파수 스위프는 다음과 같습니다. 7Hz에서 18Hz에 도달할 때까지 1gn의 피크 가속도가 유지됩니다. 그런 다음 진폭은 0.8mm(총 이동량 1.6mm)로 유지되고 주파수는 8gn의 피크 가속도가 발생할 때까지 증가합니다(약 50Hz). 그런 다음 주파수가 200Hz로 증가할 때까지 8gn의 피크 가속도가 유지됩니다.

38.3.4.3.3 요구사항

38.3.4.4 Test T.4: 충격 테스트

38.3.4.4.1 목적

이 테스트는 운송 중에 발생할 수 있는 영향을 시뮬레이션합니다.

38.3.4.4.2 시험 절차

테스트 셀과 배터리는 각 테스트 배터리의 모든 장착면을 지지하는 견고한 마운트를 통해 테스트 기계에 고정되어야 합니다. 각 셀 또는 배터리는 150gn의 피크 가속도와 6밀리초의 펄스 지속 시간의 반 사인 충격을 받아야 합니다. 각 셀 또는 배터리는 양의 방향으로 3번의 충격을 받은 후 총 18번의 충격에 대해 셀 또는 배터리의 3개의 상호 수직 장착 위치의 음의 방향으로 3번의 충격을 받아야 합니다. 단, 대형 셀 및 대형 배터리는 최대 가속도 50gn 및 펄스 지속시간 11밀리 초의 반신 충격을 받아야 합니다. 각 셀 또는 배터리는 양의 방향으로 3번의 충격을 받은 후 셀의 상호 수직 장착 위치 각각의 음의 방향으로 3번의 충격을 받아 총 18번의 충격을 받습니다.

38.3.4.4.3 요구사항

38.3.4.5 Test T.5: 외부 단락 테스트

38.3.4.5.1 목적

이 테스트는 외부 단락을 시뮬레이션합니다.

38.3.4.5.2 시험 절차

테스트할 셀 또는 배터리는 외부 케이스 온도가 55 ± 2°C가 되도록 온도가 안정화되어야 하며, 이후 셀 또는 배터리는 55 ± 2°C에서 총 외부 저항이 0.1옴 미만인 단락 조건을 받아야 합니다. 이 단락 조건은 셀 또는 배터리 외부 케이스 온도가 55 ± 2°C로 돌아온 후 최소 1시간 동안 계속됩니다. 테스트가 종료되기까지 셀 또는 배터리를 6시간 더 관찰해야 합니다.

38.3.4.5.3 요구사항

셀 및 배터리는 외부 온도가 170°C를 초과하지 않고 이 테스트 후 6시간 이내에 분해, 파열 및 화재가 없는 경우 이 요구 사항을 충족합니다.

38.3.4.6 Test T.6: 영향 테스트

38.3.4.6.1 목적

이 테스트는 영향을 시뮬레이션합니다.

38.3.4.6.2 시험절차

시험 샘플 셀 또는 부품 셀은 평평한 표면에 놓여야 합니다. 직경 15.8 mm의 막대가 샘플의 중심을 가로질러 놓아야 합니다. 9.1 kg 질량이 61 ± 2.5 cm 높이에서 샘플로 떨어집니다.

원통형 또는 각형 셀은 시험시료의 중심을 가로지르는 직경 15.8 mm 곡면의 종축에 수직이고 평면에 평행한 종축으로 충격을 받아야 합니다. 또한 각형 셀은 종축을 중심으로 90도 회전하여 넓은 면과 좁은 면이 모두 충격을 받게 됩니다.

각 표본은 한 번의 충격만 받게 됩니다. 각 충격에 대해 별도의 표본을 사용해야 합니다. 코인 또는 버튼 셀은 평면과 평행한 시료의 평면과 충격을 받아야 합니다 중심을 가로질러 놓여 있는 직경 15.8mm 곡면.

38.3.4.6.3 요구사항

셀 및 구성 셀은 외부 온도가 170°C를 초과하지 않고 이 테스트 후 6시간 이내에 분해 및 화재가 없는 경우 이 요건을 충족합니다.

38.3.4.7 Test T.7: 과충전 테스트

38.3.4.7.1 목적

이 테스트는 충전식 배터리가 과충전 상태를 견딜 수 있는 능력을 평가합니다.

38.3.4.7.2 시험 절차

충전 전류는 제조업체 권장 최대 연속 충전 전류의 두 배가 되어야 합니다. 시험의 최소 전압은 다음과 같습니다:

(a) 제조업체의 권장 충전 전압이 18V 이하일 때, 시험의 최소 전압은 배터리의 최대 충전 전압의 2배 또는 22V보다 작아야 합니다.

(b) 제조업체의 권장 충전 전압이 18V 이상인 경우 시험의 최소 전압은 최대 충전 전압의 1.2배가 되어야 합니다.

시험은 주위 온도에서 실시되어야 합니다. 시험의 지속 시간은 24시간이어야 합니다.

38.3.4.7.3 요구사항

시험 후 7일 이내에 분해가 없고 화재가 없는 경우 충전식 배터리가 이 요구 사항을 충족합니다.

38.3.4.8 Test T.8: 강제 방전 테스트

38.3.4.8.1 목적

이 테스트는 강제 방전 상태를 견딜 수 있는 1차 전지 또는 충전식 전지의 능력을 평가합니다.

38.3.4.8.2 시험 절차

각 셀은 제조업체가 지정한 최대 방전 전류와 동일한 초기 전류로 12V DC 전원과 직렬로 연결하여 주변 온도에서 강제 방전해야 합니다. 지정된 방전 전류는 적절한 크기와 정격의 저항 부하를 시험 셀과 직렬로 연결하여 얻을 수 있습니다. 각 셀은 정격 용량을 초기 시험 전류(암페어 단위)로 나눈 시간 간격(시간 단위) 동안 강제 방전되어야 합니다.

38.3.4.8.3 요구사항

테스트 후 7일 이내에 분해가 없고 화재가 없는 경우 1차 또는 충전식 셀이 이 요구 사항을 충족합니다.

이상으로 UN3480 리튬이온 배터리 위험물 운송 매뉴얼을 마칩니다.

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