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專題論壇 | 鋰電池存在必然風險 安全應有新思維

「鋰」清問題  UL 公開電池失效分析「爆」你知 談鋰電池存在必然風險  安全應有新思維 UL 媒體講座內容紀錄。主講人：UL 研發技術總監  王凱魯 博士 隨著二十世紀末微電子技術的快速發展，「鋰電池」的應用早已無形的滲透在日常生活中，小到可攜式的電子產品如耳機、手機、行動電源，大到交通運輸工具如電動汽車等的大小鋰電池，可謂宣告新型態的「鋰生活」已正式來臨！ 無法杜絕的鋰電池安全問題 但鋰電池的安全狀況不斷，產業紛紛委託UL尋求答案。從UL十多年的電池安全研究，我們了解到雖然透過安全標準的要求可以大幅降低電池安全的問題，然而要達到完全杜絕鋰電池起火的要求，仍然是非常困難！ 鋰電池一定有的失效風險：熱失控 鋰電池為什麼危險？從鋰電池的基本運行原理中就可窺知一二。市面上絕大部分鋰電池的主要成分除了正負極材料外，還有電解液與隔離膜。這些材料與結構的特殊組合造成了鋰離子能在電池正負極中來回，形成充電與放電的作用。然而這些材料本身在高溫下具有不穩定的特性，一旦遇到內短路或是其他情況引起的高溫，就可以分解出構成燃燒的要件：氧與可燃物。若是這樣產生的熱無法散去，就會在電池內部持續循環加速反應，產生所謂的「熱失控」，顧名思義就表示了這樣的失效無法控制，相當危險。 隨著鋰電池的應用層面廣，安全疑慮也因此擴大。一般手機僅使用了單顆電池，但電動車、儲能系統等應用，動輒使用上千顆、上萬顆，倘若一顆失效，就可能發生像是放鞭炮一樣的連鎖效應，一個接著一個，造成嚴重的傷害與損失。 因此，UL研發技術總監王凱魯博士提醒，「千萬不可以假設鋰電池一定是沒有問題的，要使用鋰電池，就必須了解它有一定的失效風險。」而鋰電池的用料、結構、系統設計絕對會影響熱失控發生時的嚴重性。 UL從研究案例，釐清電池失效原因 UL憑藉在電池安全領域的專業與經驗，接手許多來自全球的各種電池安全調查，剖析電池失效事故的原因，以三星Note7起火與波音787飛安事件的電池失效調查發現為例。 三星Note 7電池問題，主要是來自兩家不同的電池供應商在製程品管上分別發生問題。其一是在電池組裝過程中，鋰電池角落受壓力變形，造成隔離膜無法有效阻隔正負極，而產生內部短路；另一則是鋰電池極耳的超音波焊點突出部位未貼上絕緣膠帶，造成內部短路起火，導致產品全面下架回收。 而波音787的鋰電池則是由於鉚釘的設計，受到飛機引擎與起降等震動使其接觸不良，在高電流下使得局部發熱造成隔離膜融化，同時系統設計未考慮電芯間洩壓閥與失效熱傳遞的影響，造成2013年在一個月內發生兩起的飛安事件。 總觀而言，UL提出鋰電池會出問題的真正原因有二，一是在設計產品時，把電池當成了一般元件使用，但不同於以前的傳統電池，鋰電池本身存在不可抗的熱失控問題必須被徹底了解，電池的品質也須進行嚴格控管；另亦沒有考慮到什麼樣的環境下使用才安全，做出最適當的要求；二則是沒有對電池失效做出最壞情況的打算，忽略了失效所可能產生的風險與嚴重性。 在UL分析過後，這兩個案例也開始重新思考看待鋰電池的方式。三星從加強品質管控下手，也徹底去評估電池安全範圍與失效後的損害。而波音則接受了電池會熱失控的現實，從系統端著手改善，利用設計去緩解電池熱失控後的失效蔓延。 鋰電池安全應用必須要有新思維 鋰電池確實存在不可控的潛在危險！因此，UL不停UUL呼籲對於鋰電池的安全要有新的思維模式，若要應用鋰電池在產品上，就必須認清現實，鋰電池一定有安全風險，不能當作一般元件使用，要懂得如何要求電池的安全性，一方面從品質把關著手，降低出問題的機率，一方面從設計著手，充分了解電池的特性，考量安全使用範圍，並思考可能失效的方式與嚴重程度，將緩解失效的模式設計出來，降低電池失效的嚴重性。 此外，UL認為預測失效相當重要，王博士重申，電池系統的失效模式應該是被“設計”出來的，完善的失效模式設計可以降低傷害的嚴重性。波音787的新電池設計就是最好的例子，將產生熱失控的熱能透過導管排到機身外，降低失效的嚴重性，有效控制失效後的損害。 電池安全標準也有新趨勢 UL於今年推出最新版針對儲能系統的UL 9540A 測試方法標準，由於鋰電池是目前儲能系統的首選，隨著美國紐約地區核能電廠陸續退役，為緩解電力需求，開始規畫於大樓內自建儲能系統，但因鋰電池本身存在不可控的失效問題，因此不同於以往，推出新的測試方法，並從考量最壞的情況出發，直接評估儲能電池在熱失控起火後的燃燒情況，在安裝儲能系統時，由系統廠商提供給當地消防人員，藉此了解該儲能電池系統在熱失控下的火災特性，進而提供消防系統設計出應對方法的依據。 UL是電池安全技術的領導者。從基本的電池芯標準ANSI/UL 1642、電池組標準ANSI/UL 2054，延伸到發展各領域如行動電源、平衡車、電動車、儲能對應標準。在儲能領域，從第一代固定電池組標準ANSI/CAN UL 1973、到全球第一本儲能系統標準ANSI/CAN UL 9540，以及最新出版的UL 9540A測試方法。面對鋰電池，UL也以新思維因應，要求了解鋰電池的應用特性，提出層層防護的安全要求。 王博士也以航空業者舉例，對於貨機機師來說，相較於單顆引擎的故障，更怕貨艙傳出的「失火警訊」！不僅要考慮到機上消防設備有可能不足以應付的火勢，更要考慮到迫降及排泄燃油對於環境的問題。因此航空業者對於「鋰電池的飛安」新思維也轉向了解熱失效的燃燒狀況，提出相對應的消防設計與防護應對。 鋰電池的安全使用，需要你我共識 鋰電池確確實實存在的安全問題。除了製造商必須認清及防範使用鋰電池可能帶來的安全風險外，一般消費大眾也同樣有責任，必須正視鋰電池的危險，了解如何安全使用，像是搭乘飛機，就必須遵守將鋰電池產品置放在隨身手提行李中，以減少飛安問題的產生。也因此，唯有每一個人都有安全共識，才能降低鋰電池發生意外帶來的傷害。

IEC 60079-0:2017 第七版變革

本文作者：UL 台灣工程部 Chris Chuang 在危險場所防爆安全領域中，近期最受產業注意且有所討論的，正是產品或設備進入國際市場時必會相逢的 IEC 60079 系列標準，尤其是去年年底甫發布的 IEC 60079-0:2017。究竟新版標準較之過去已受業者熟悉的 IEC 60079-0:2011 第六版，更新那些部份抑或新增那些條文？本文特別重點整彙，希冀幫助相關從業人員抓住其中梗概。 IEC 60079-0:2017 第七版已於 2017 年底發布，本文將針對新版標準相較於前一版標準 (IEC 60079-0:2011 第六版) 的主要變動及差異，進行以下的概略說明。 主要技術的變革 新版條文 6.5：關於墊圈 (Gasket) 與接合面之間的固定，如有使用到任何黏合劑 (Adhesive) 來達成時，黏合劑本身的連續工作溫度 (COT) 也要符合要求，並根據新版條文 7.1.2.4 針對接合材料的要求加以管控。 新版條文 7.4.2 (c)：針對非金屬材質的擊穿電壓測試方法，須依照 IEC 60243-1 的測試方法，且根據 IEC 60243-2 的評估要求施以 4 kV DC 的電壓進行測試。 新版條文 8.5：新增銅合金金屬外殼要求，如銅合金外殼將會使用在含有乙炔的爆炸性環境中，則其銅合金外殼必須鍍上鎳或其他材質的塗層，或是其銅合金含量不可超過其組成比列的 65%。不過 Cable Gland、Blanking Element、Thread Adapter、Bushing 結構不適用於此要求。 新版條文 20.1… read more

專題論壇 | 談 UL 2900-2-3 標準如何降低安防設備網路風險

生命安全物聯網網路安全 談 UL 2900-2-3 標準如何降低安防設備網路風險 本文作者：UL 生命安全科技首席工程師 Louis Chavez 為協助提高關鍵性電子實體安全聯網系統的安全性能，UL 依據產業的投入實際現況，在近年所發展的 UL 2900 網路安全標準系列下增訂了最新版要求：UL 2900-2-3，其中載明基礎的網路安全性能和評估要求，以促使聯網產品廠商有所依循地針對已知漏洞、弱點和惡意軟體，進而設置網路安全的保護防線。 近年快速堀起的物聯網如兩面刃，一方面其為帶動了生活的快速便利與經驗值，但另一方面，其成為有心人士可以鎖定的攻擊漏洞。 環顧生活周遭，物聯網 (IoT) 已是無處不在，如智慧電表、商用保全監控攝影機或系統、程式處理器和自動提款機 (ATM) 僅是連接物聯網的生命安全 (安防) 設備一小部份。 根據全球知名市調公司 Gartner 集團的數據，2017 年有 84 億「物聯設備」投入使用，且預期至 2020 年的聯網設備數量將達 204 億之多。無論智慧電視、數位有線電視盒、智慧電表和保全監控系統等 IoT 設備之數量無疑將呈翻倍成長，此亦促使企業對企業 (B2B) 和企業對消費者 (B2C) 的使用者將享有即時回應的服務、使用經驗的加強及方便快捷等多方面與過往不同的體驗優勢。 在這其中，向來為使用者最為在乎的「資訊安全」方面，針對電子實體安全系統部份，組織機構即會進一步藉由 IoT 遠端辨識和監控與安全和保全等相關問題，以進行針對性的回應。如可快速更改數位金鑰，達到限制或允許瀏覽 (拜訪) 的目的，為系統添加一層加強性的保護。 只是還是無可避免的是，隨互聯技術更大肆興起，居心叵測的網路攻擊者乘勢利用網路管理軟體和作業系統內部存在的漏洞，製造出更多且更難臆測的網路釣魚、蠕蟲、機器人程式、勒索軟體和惡意軟體等形式之網路威脅。 是時候採取有所為的行動，掌控系統漏洞和強化產品免受攻擊了！UL 2900-2-3 從基礎風險下手再到企業流程系統，以風險等級措施提供確實的解決方案。 早在 2017 年初，美國聯邦通訊委員會 (FFC) 即已警告 IoT 廠商必須盡快解決網路安全風險，或遵循政府監管和強制性法規。而事實上，降低網路問題的核心在於該如何加強防範如… read more

[UL 標準動態] UL 746B 長期老化測試要求更新

UL 746B 標準委員會在 2018 年 5 月11 日釋出 “Default Correction Time 60,000 Hours” (預設關聯時程 60,000 小時) 的法規草案，並於 2018 年 7 月 30 日決議通過法案，進而在 2018 年  8 月 15 日發布最新版標準：UL 746B 第五版 (Ed. 5th)。 “Default Correlation Time 60,000 Hours” 與 100,000 小時的主要差別如下所列： 老化測試部份： 1) 定時法 (Fixed-Time) 測試流程及方法皆相同，不會因新規上路而有所影響； 2) 定溫法 (Fixed-Temp) 測試流程及方法皆相同，不會因新規上路而有所影響； 數據分析部份： 1) 半衰期 (F50) 分析的計算方式皆相同，並未因新規上路而改變；故標準修訂不會改變申請案件所需天數，測試最低溫的半衰期仍需要符合 5,000 小時基本規範。 2) 相對溫度等級 (RTI) 分析的計算方式為因應新法規，將改以 60,000… read more

保險絲認證服務

我們可以提供北美與全球的包套整合方案， 採用單一、可靠的服務模式， 幫助客戶以簡潔明快流程進入目標市場 對保險絲製造商而言，不論是滿足全球各個蓬勃發展產業的需求，或是幫助能耗需求提高的新興市場，皆視「安全」為電路保護的優先考量。保險絲已被廣泛應用與安裝在各種領域，如為電力系統、電器、汽車、電子設備及太陽能發電系統等提供保護。 因此，想要進軍全球市場，保險絲必須符合國際標準。 我們的包套型服務能助廠商加速進入市場。利用整合的測試服務能獲得以下優勢： • 產品僅需送樣一次就能進行多項標準測試。 • 減少所需的產品樣品要求並整合測試專案。 • 我們的全球據點與專業能力，可隨時幫助業者了解及掌握各國或各地區盤根錯節的標準規範。 保險絲元件進入全球市場 保險絲通常是由工廠或現場安裝在終端產品或設備中的元件。當產品需要依據以下國際標準進行評估時，我們皆能提供相應的協助： 日本電器安全與環境科技實驗室的保險絲標準 ─ 日本 Denan Appendix 3 IEC 60127 ─ 最高 600V 的小型保險絲 IEC 60269 ─ 低電壓保險絲 UL 248 系列標準 CSA C22.2 No. 248 系列標準 若需要更多資訊或服務，敬請點擊聯絡 UL 提出您的商務需求。 持續探索 > 下載完整服務型錄

UL 與中國食品監督管理總局高級研修學院確立合作

UL 日前與中國國家食品藥品監督管理總局高級研修學院 (以下簡稱「高研院」) 正式簽訂合作諒解備忘錄，其中高研院李福榮院長、梁立軍副院長、陳兵副院長以及 UL 全球副總裁兼大中華區總經理馮皓、UL 中國政府事務總監施炳強及 PURE Learning 部門總經理 Scott Barnard 等分別代表兩造雙方出席該簽約儀式。 本次合作簽署象徵著雙方正式確立合作關係，意即雙方將提供各自領域領有的智庫顧問和技術所長，在確保無智慧財產權糾紛的前提下，引進 UL 與美國 FDA 合作開發的食品藥品稽查員的線上培訓課程 (英文授課)，並以中國國家食品藥品監管幹部的網路學院為教學平台，促廣大的監管人員進行學習及研究。此外，雙方未來亦計畫共同完成前述系列課程的中文版內容 (含翻譯和校對)，並以此為基礎，進一步引據中國的法律法規要求，共同開發適用於中國食品藥品稽查從業人員的團隊培養之基礎培訓課程。 UL 與美國 FDA 合作開發的稽核員線上培訓課程，主要涵蓋了食品、藥品、醫療器械監管基本法規知識及審核技能，已經實質提升了美國 FDA 稽核員團隊的培訓工作，同時也為美國地方政府的稽核員團隊基本建構及產業專門人員的教育培訓產生積極成效。

探索服務 | 為積層製造塑料而生的「藍卡」計畫

積層製造塑料計畫 ── 藍卡計畫 滿足 3D 積層製造對塑料性能的要求 快速發展的  3D 列印 ，正挑戰或巔覆一個長期既定的製造工藝。我們不得不去思索這項新注入的技術將如何影響運作。其中，與慣以為常的射出成型等傳統製造最大不同的是，3D 列印製程的多樣性特質，將更因其測試樣品列印方式的不同，顯著影響材料的性能與屬性。 創新塑料工藝帶來了前所未有的挑戰 3D 列印又稱為積層製造法 (Additive Manufacturing, AM)，已被視為塑料市場另一個快速成長的領域。在這項先進製造的領域，產業的發展走向已是擺脫傳統工法，且以創造更高價值的新產品為前提，因而促使了客製化、小規模的製造模式，更多跳脫我們既往熟悉的營運模式正滲透在許多產品領域。 尤其在工藝製程方面，與業界長期慣用的射出成型模式最大的不同，即是 3D 列印製程具備多樣性的特質，特別是採用不同的測試樣品列印方式，將更顯著影響材料的性能與屬性。 如今製造商該如何在新的積層製造市場中將上述的挑戰或難題轉化成競爭推力，將是搶在前頭快取商機的最關鍵環節！ 我們全新創立的 UL 3D 列印特用塑料藍卡 (Blue Card) 認證計畫，不僅能協助業者降低零組件備品及產品維護作業成本，更能兼顧塑料的安全品質與性能表現。 UL 積層製造塑料計畫 (藍卡計畫) 這項計畫主要為用於 3D 列印及 3D 列印之零組件和產品的塑料，增訂了必要的認證規定。 「藍卡」上的卡片材料評估清單及資料可用以證明符合 3D 列印用材的安全性、完整性和實用性。其採用極為精簡、易讀的格式，證明某材料適用於特定的  3D 列印技術。 對零組件或終端產品製造商而言，藍卡可確保所用材料是通過測試和認證，且定期受到獨立測試實驗室的監督。而無論是材料供應商或應用商，藍卡認證皆是其向全球市場及潛在客群推銷產品及其特性的最好途徑。 用於 3D 列印的材料一旦取得 UL 認可零組件標誌 (UL Recognized Component Mark) 時，UL 即會自動核發藍卡；通過認證的材料將會登錄在 UL iQTM 與… read more

IEC 60079-28 使用光輻射傳輸系統和設備的防護

本文作者：UL 台灣工程部 Sigurd Su 隨著時代的演進，今日工業設備在資料的處理、通訊、量測、檢測等方面，正在大量使用光輻射的技術，其中最為大家熟知使用光輻射的設備包含電氣燈泡、雷射、LEDs 以及光纖設備。本期電子報仍聚焦 IEC 60079 這本標準，但我們這次要將聚光燈投射在 IEC 60079-28 使用光輻射傳輸系統和設備的防護要求。 由於通訊中使用光信號進行大量的資料傳輸，能夠兼具速度與不易受外界干擾的特性，因此使得光傳輸日益重要。然而在受益於其便利性外，我們不能忽略當置於在危險環境中，光的輻射能量對於環境中的爆炸性氣體和塵體引燃所造成爆炸的能力，絕對是防爆產品考慮的重點項目。 光輻射引燃機制 這部份可參考 IEC 60079-28 裡所提及的光輻射引燃爆炸性氣體與塵體之引燃機制。 光輻射被物體表面或組成粒子吸收後，物體溫度上升將導致周遭爆炸性氣體和塵體引燃的可能。 光輻射的波長符合周遭爆炸性氣體或蒸汽的吸收頻譜，造成氣體引燃。 輻射紫外光波長範圍，使得周遭氧的光分解作用造成光化學引燃。 雷射的集中強光源直接照射，促使氣體分解產生電漿和震波，兩者最後作用造成引燃源。這個過程可由固體物質靠近氣體分解的狀況下發生。 不過以上四種引燃過程，在實務上僅會考慮低輻射功率的情況，第 1 項的高溫則為視為最有可能發生的引燃狀況；而在脈衝輻射的情況下，第 4 項的電漿震波交互作用也是考慮的重點。這兩種情況已包含在 IEC 60079-28 標準中。 接著雖然理論上亦應注意上述的第 2 項和第 3 項的引燃機制，但由於特殊情況下的紫外線輻射和大多數的氣體吸收特性 (參考 IEC 60079-28 標準 Annex A)，這兩種情況並未在 IEC 60079-28 標準中闡述。 事實上，IEC 60079-28 的考慮波長範圍包含 380 nm 到 10 um，以下示意的光譜所列出的不同顏色，表示具有不同的波長： 光輻射避免引燃防護方式 根據設計，在 IEC 60079-28… read more

水品質服務系列 | 水過濾器解決方案

UL 提供的水過濾器服務 是企業進入市場的最快途徑 水過濾器 (系統) 在今日市場的競爭變得更加激烈，因此製造商驗證其產品的性能和安全性益顯重要。UL 為業者提供的水過濾器測試和認證服務將可展示：產品在建議的正常使用下，是符合產業標準所要求的安全條件。 全球已有許多地區的零售商及衛浴產品條例或法規皆會要求執行飲用水篩檢標準測試，含美國許多州際： • NSF/ANSI 42：篩檢評估以符合感官聲明，如氯、顆粒等 • NSF/ANSI 53：產品評估以符合健康聲明，如鉛、砷、囊孢等 評估內容 材料安全性：對接觸水的材料進行評估，確保有害污染物不會滲透至水中。 結構完整性：深入研究產品，確保零組件在壓力狀況下不會產生破裂或爆裂的危險。 性能：檢測產品，確保能減少標準指明的污染物。 產品資料：評估手冊、性能資料表、包裝和資料銘版，確保產品的聲明符合標準要求。 持續符合法規：執行產品的年度審核，確保已通過認證的產品仍持續符合標準。 瀏覽 UL 標誌系統 • 升級版標誌：https://markshub.ul.com/ • 列名與分級標誌：https://www.ul.com/marks/ul-listing-and-classification-marks/ 認證流程 水篩檢認證服務五大步驟，快速進入市場： 申請 ── 我們的業務與工程代表依客所需提出相應的專案報價單。 評估 ── 我們的工程代表為正式立案的專案提供詳細資訊、執行設計審核、及訂出測試計畫。 測試 ── 我們的實驗室根據適用標準要求，執行產品實測。 文件審核 ── 我們將審核產品相關文件，來確保其匹配指定資料，並符合適用標準要求。 認證  ──  一旦確認產品及其所有符合要求，我們將核發給該產品使用 UL 標誌的授權。 在飲用水產業領域中，領有豐沛實戰經驗的 UL 始終不斷追求進步。讓我們成為您的合作夥伴。更多訊息，歡迎洽詢 UL 台灣業務部： Debbie Lin | T: 886.2.7737.3706 / E: Debbie.Lin@ul.com… read more

微控制器時代不可忽視的安全層面

技術論壇 今日的產品研發製造商為達到創新、省電、設計、智慧等要求，在重新改造舊有技術的電子產品並進行去蕪存菁的工藝流程後，即常可見「微控制器 (MCU)」 的身影。在此趨勢下，「韌體 (firmware)」在電子產品的運用日益重要，然仍無法規避「安全」。  聯絡我們 台灣製造業長期以來在電子產品的開發有著深厚的經驗，故能夠機動因應時代潮流，駕輕就熟地研製出許多高規格產品，以符合中高端市場的需求。 不論是將很多的電路設計合併到一顆積體電路 (IC) 中，或是透過韌體 (firmware) 控制取代龐大的邏輯電路，皆能使得現在的電子產品，變得更為精緻小巧、省電極佳，或具有創新性等優點。許多製造商在將舊有技術的電子產品重新去蕪存菁的設計後，可見微控制器 (MCU) 正大量現身在各式電子產品上。我們也由此可知今日韌體在電子科技產業上的運用日益重要。 具有前置把關意味的安全功能 當越來越多的電子產品在功能上皆需要仰賴韌體設計實現時，與安全相關的保護功能自然不容忽視。 在此就以越來越多廠商使用在電子產品上的無刷直流馬達 (後簡稱：BLDC) 為例，說明「軟體評估  (software evaluation)」與「安全功能 (safety function)」之間的關係： 《圖一》 由於必須透過控制器才能驅動的 BLDC，是屬於電子保護式馬達 (electronically protected motors) 的其中一類，而其對應的國際安全規範，則是需要經過 UL 1004-1 及 1004-7 的審核。 該標準針對產品的安全功能，列出以下幾項主要的安全要求： Locked Rotor Protection Running Heating Loss of Phase 為滿足標準的要求，一般在馬達控制器的設計時，即會將上述的安全功能一併考量進去。根據《圖一》的控制器示意圖，不難發現微控制器除了執行驅動馬達的工作外，也扮演安全功能的重要元件。 而在馬達的安規標準中，對於控制器的要求，往往會直接引用其它的標準，如 UL 60730-1 標準，以確保是否有掌握住茲事體大的安全功能。 當中所引用的方式，可以僅針對安全功能性評估，當然也可以直接就對整個控制器進行審核。不過無論引用何種方式，只要保護的過程中，是需要透過微控制器的韌體達成安全性功能，即必須額外進行「軟體評估」。 不得忽略的軟體安全 由上所述，我們簡單了解軟體評估的引用關係，亦大致清楚軟體評估如何與安全功能息息相關，這也是為何我們必須抓住以下的軟體安全評估兩大重點： 終端產品 (end-products) 的安全功能設計… read more