Sicherheitsstandard für Lithiumbatterien

UL 1642 – Standard for Safety – Lithium Batteries

UL 1642 ist ein Sicherheitsstandard für primäre (nicht wiederaufladbare) und sekundäre (wiederaufladbare) Lithiumbatterien. Die Norm definiert Konstruktionsanforderungen, Prüfverfahren und Kennzeichnungspflichten mit dem Ziel, das Risiko von Brand oder Explosion bei der Verwendung von Lithiumbatterien in Produkten zu reduzieren. Der Standard unterscheidet zwischen Batterien für den Techniker-Austausch und den Nutzer-Austausch und legt für beide Kategorien spezifische Sicherheitsanforderungen fest.

Aspekt	Details
Geltungsbereich	Primäre und sekundäre Lithiumbatterien (metallisches Lithium, Li-Legierungen, Li-Ion) als Stromquellen in Produkten
Prüfgegenstand	Prüfgegenstand Einzelzellen und Batteriepacks – Techniker-austauschbar und Nutzer-austauschbar
Prüfumfang	11 Einzelprüfungen: 3 elektrische, 4 mechanische, 3 Umwelt-, 1 Brandtest
Nachweis	UL-Zertifizierung / UL-Prüfbericht
Verwandte Normen	IEC 62133-2, UN 38.3, UL 2054

Was regelt UL 1642?

UL 1642 regelt die Sicherheitsbewertung von Lithiumbatterien für den Einsatz in Produkten. Die Norm definiert drei Anforderungsbereiche.

Konstruktionsanforderungen umfassen Gehäusefestigkeit, Elektrolytschutz und Schutzmaßnahmen gegen abnormale Ladeströme. Für Nutzer-austauschbare Batterien gelten strengere Gehäuseanforderungen.

Prüfverfahren gliedern sich in vier Kategorien:

Elektrische Prüfungen: Kurzschlusstest, Abnormal Charging Test, Forced-Discharge Test
Mechanische Prüfungen: Crush Test, Impact Test, Shock Test, Vibration Test
Umweltprüfungen: Heiztest, Temperaturwechseltest, Niederdrucktest
Brandtest: Projectile Test

Kennzeichnungspflichten definieren Pflichtangaben auf Batterien und Verpackungen. Primärbatterien benötigen Warnhinweise zu Brand- und Verbrennungsgefahr. Lithium-Knopfzellen erfordern zusätzliche Verschluckwarnungen.

Wofür UL 1642 gilt – und wofür nicht

UL 1642 gilt für Lithiumbatterien, die metallisches Lithium, Lithiumlegierungen oder Lithium-Ionen enthalten. Der Standard erfasst sowohl Einzelzellen als auch Mehrzellenanordnungen in Serien-, Parallel- oder Kombinationsschaltungen.

Die Norm unterscheidet zwei Austauschkategorien:

Techniker-austauschbare Batterien: Austausch nur durch geschultes Personal
Nutzer-austauschbare Batterien: Austausch durch den Endnutzer möglich

Für Nutzer-austauschbare Batterien gelten verschärfte Anforderungen bei mechanischen Prüfungen.

Nicht abgedeckt durch UL 1642:

Toxizitätsrisiken bei Verschlucken von Batterien
Verletzungsrisiken beim Öffnen von Batterien
Sekundäre Lithiumzellen gelten nicht als Nutzer-austauschbar

Wann Sie UL 1642 benötigen

UL 1642 wird in folgenden Szenarien benötigt:

UL-Zertifizierung für den nordamerikanischen Markt (USA, Kanada)
Lithiumbatterien als Komponenten in UL-zertifizierten Endprodukten
Produktzulassung für Import und Verkauf in Nordamerika
Nachweis der Batteriesicherheit gegenüber Marktaufsichtsbehörden

Die endgültige Akzeptanz der Batterien hängt von ihrer Verwendung im vollständigen Produkt ab. Das Endprodukt muss die jeweils anwendbaren Produktanforderungen erfüllen.

Verbindliche Auskünfte zu Zertifizierungspflichten erhalten Sie von der zuständigen Prüfstelle.

Wo UL 1642 gilt

UL 1642 ist primär für den nordamerikanischen Markt (USA und Kanada) relevant. Die Norm wird von Underwriters Laboratories Inc. (UL) herausgegeben und ist Voraussetzung für die UL-Zertifizierung von Lithiumbatterien.

International wird UL 1642 als Referenzstandard für die Sicherheitsbewertung von Lithiumbatterien anerkannt. Der Standard wird häufig ergänzend zu IEC 62133-2 herangezogen, insbesondere für Produkte, die sowohl für den nordamerikanischen als auch für internationale Märkte bestimmt sind.

Wann im Produktlebenszyklus UL 1642 relevant wird

UL 1642 wird in mehreren Phasen des Produktlebenszyklus relevant:

Konstruktion und Design: Gehäuse- und Schutzschaltungsanforderungen beeinflussen das Batteriedesign
Prüfung und Zertifizierung: Probenauswahl, Konditionierung und Durchführung der 11 Prüfverfahren
Produktion: Einhaltung der Konstruktionsanforderungen während der Serienfertigung
Kennzeichnung: Anbringung der vorgeschriebenen Markierungen auf Batterien und Verpackungen
Marktüberwachung: Fortlaufende Konformität mit den Zertifizierungsanforderungen

Wie eine UL 1642 Prüfung abläuft

Der Prüfablauf nach UL 1642 folgt einer strukturierten Sequenz. Die Prüfung beginnt mit der Bestimmung des Batterietyps und der Prüflingsauswahl. Nach der Konditionierung der Prüflinge werden die Tests in vier Kategorien durchgeführt.

Übersicht der Tests

Prüfmusterauswahl und Konditionierung

Bestimmung des Batterietyps (primär/sekundär, Techniker-/Nutzer-austauschbar). Prüfmusterauswahl gemäß Tabelle 6.1 oder 6.2. Primärbatterien werden über Widerstände entladen. Sekundärbatterien durchlaufen Lade-Entlade-Zyklen bei 25 °C. Für Lithium-Ionen-Zellen ist vor dem Heiztest eine spezielle Vorkonditionierung an den Grenzen der Cell Operating Region vorgesehen.

Elektrische Prüfungen

Short-Circuit Test: Kurzschluss über definierte Widerstandslast bei zwei Umgebungstemperaturen. Abnormal Charging Test: Getrennte Verfahren für Primär- und Sekundärzellen mit definierten Lade- und Strombedingungen. Forced-Discharge Test: Zwangsentladung in Serien-Mehrzellenanwendungen.

Mechanische Prüfungen

Crush Test: Quetschung mittels Hydraulikstempel bis definierte Kraft erreicht ist. Impact Test: Fallgewicht über Rundstab auf Batterie. Shock Test: Beschleunigungspulse in drei Achsen. Vibration Test: Harmonische Schwingung mit Frequenzdurchlauf. Für Lithium-Ionen-Zellen gelten vereinfachte Orientierungsanforderungen.

Umwelt- und Brandprüfungen

Heiztest: Aufheizung mit definierter Rate auf Zieltemperatur. Temperaturwechseltest: 10 Zyklen zwischen Hoch- und Tieftemperaturen. Niederdrucktest: Simulation von Höhenbedingungen. Projectile Test: Exposition gegenüber offener Flamme mit achteckigem Drahtkäfig als Schutz- und Messelement.

Bewertung und Kennzeichnung

Bewertung aller Testergebnisse gegen die definierten Akzeptanzkriterien. Primärkriterium: Kein Brand oder Explosion. Zusätzlich für bestimmte Tests: Kein unzulässiges Auslaufen oder Venting. Abschließende Prüfung der Kennzeichnungsanforderungen auf Batterien und Verpackungen.

Häufige Fragen zu UL 1642

Techniker- und Nutzer-austauschbare Batterien im Vergleich

Techniker-austauschbare Batterien sind für den Austausch durch geschultes Servicepersonal vorgesehen. Nutzer-austauschbare Batterien können vom Endnutzer selbst gewechselt werden. Für Nutzer-austauschbare Batterien gelten strengere Anforderungen bei mechanischen Tests (Crush, Impact). Sekundäre Lithiumzellen gelten grundsätzlich nicht als Nutzer-austauschbar.

Prüfumfang nach UL 1642

UL 1642 umfasst 11 Einzelprüfungen in vier Kategorien: Drei elektrische Tests (Short Circuit, Abnormal Charging, Forced Discharge), vier mechanische Tests (Crush, Impact, Shock, Vibration), drei Umwelttests (Heiztest, Temperaturwechsel, Niederdruck) und einen Brandtest (Projectile Test).

Cell Operating Region bei Lithium-Ionen-Zellen

Die Cell Operating Region ist der vom Zellhersteller spezifizierte sichere Betriebsbereich einer Lithium-Ionen-Zelle. Sie wird durch drei Parameter definiert: Spannungsbereich, Strombereich und Temperaturbereich. Vor dem Heiztest nach UL 1642 erfolgt eine spezielle Vorkonditionierung an den Grenzen dieser Operating Region.

Akzeptanzkriterien nach UL 1642

Das primäre Akzeptanzkriterium für alle Tests ist: Kein Brand und keine Explosion. Für bestimmte Tests (Shock, Vibration, Temperaturwechsel, Niederdruck) gelten zusätzlich Kriterien für Venting und Auslaufen, basierend auf definierten Masseverlustgrenzwerten.

Abgrenzung UL 1642 und IEC 62133-2

UL 1642 ist primär für den nordamerikanischen Markt (USA, Kanada) relevant und Voraussetzung für die UL-Zertifizierung. IEC 62133-2 ist ein internationaler Standard für portable sekundäre Lithiumbatterien. Für Produkte, die sowohl in Nordamerika als auch international vertrieben werden, können beide Standards relevant sein. Verbindliche Auskünfte erhalten Sie von der zuständigen Prüfstelle.