Lithiumbatterien versorgen den Großteil der heute verwendeten tragbaren Elektronikgeräte, Industriegeräte und Elektrofahrzeuge mit Strom.
Ihr sicherer Transport ist jedoch ein regulierter Prozess.
Der unsachgemäße Umgang mit Lithiumbatterien während des Transports ist eine der Hauptursachen für Brände in der Luftfahrt. Aus diesem Grund verlangen internationale Regulierungsbehörden, dass alle Lithiumbatterien den UN-Standard 38.3 erfüllen, bevor sie auf dem Luft-, Straßen- oder Schienenweg transportiert werden dürfen.
In diesem Leitfaden wird erklärt, was UN 38.3 erfordert, was jeder Test beinhaltet und was die Ergebnisse für die von Ihnen bezogenen oder versendeten Batterien bedeuten.
Was ist UN 38.3?
UN 38.3 ist der internationale Transport Sicherheit Standard für Lithiumbatterien, veröffentlicht von den Vereinten Nationen als Teil des Handbuchs für Tests und Kriterien.
Sie gilt für alle Lithium-Batterietypen, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Polymer-Batterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien, unabhängig vom Zellformat oder der Kapazität.
Jede kommerziell transportierte Lithiumbatterie muss vor dem Versand alle acht UN 38.3-Tests bestanden haben.
Dies gilt unabhängig davon, ob die Batterie einzeln versendet, mit Geräten verpackt oder in ein Gerät eingebaut wird.
Die 8 UN 38.3-Tests
Test 1: Höhensimulation
Was es testet:Leistung unter extremen Tiefdruckbedingungen, die ein konservatives Worst-Case-Transportszenario darstellen.
Die Testbedingung von 11,6 kPa simuliert den Druck in etwa 15.000 Metern Höhe.
Es ist wichtig zu beachten, dass dies nicht den typischen Bedingungen im Frachtraum eines Verkehrsflugzeugs entspricht, der einer entsprechenden Höhe von etwa 2.400 Metern ausgesetzt ist.
Bei der Bedingung 11,6 kPa handelt es sich um einen bewusst konservativen Standard, der dazu dient, drucklose Frachträume und Extrem- oder Notfallszenarien zu simulieren, nicht jedoch routinemäßige Passagierflugbedingungen.
Diese Niederdruckumgebung kann dazu führen, dass sich Batteriegehäuse ausdehnen, Dichtungen versagen usw Elektrolyt auslaufen.
Testbedingungen:
| Parameter | Spezifikation |
| Druck | 11,6 kPa |
| Dauer | 6 Stunden |
| Temperatur | Ambiente |
Bestehenskriterien:
- Kein Massenverlust
- Überdruckventil bleibt geschlossen
- Keine Risse oder Undichtigkeiten im Batteriegehäuse
- Die Spannung bleibt innerhalb von 10 % des Anfangswerts
Test 2: Wärmetest
Was es testet:Leistung und strukturelle Integrität über extreme Temperaturbereiche hinweg.
Extreme Temperaturen während des Transports stellen eine erhebliche Belastung für Batteriedichtungen und interne elektrische Verbindungen dar.
Dazu gehören heiße Asphaltumgebungen am Boden und kalte Frachträume in großer Höhe während des Fluges.
Testbedingungen:
| Parameter | Spezifikation |
| Hohe Temperatur | 72°C für mindestens 6 Stunden |
| Niedrige Temperatur | -40°C für mindestens 6 Stunden |
| Übergangszeit | Maximal 30 Minuten zwischen extremen Temperaturen |
| Anzahl der Zyklen | 10 Zyklen |
| Ruhezeit | 24 Stunden bei einer Umgebungstemperatur zwischen 20 °C und 30 °C nach dem letzten Zyklus |
Die maximale Übergangszeit von 30 Minuten zwischen Temperaturextremen ist eine spezifische Anforderung der Norm.
Prüflabore müssen nachweisen, dass diese Übergangsrate eingehalten wird.
Bestehenskriterien:
Identisch mit Höhensimulation. Kein Masseverlust, keine Risse oder Undichtigkeiten, Überdruckventil geschlossen, Spannung innerhalb von 10 % des Ausgangswerts.
Test 3: Vibrationstest
Was es testet: Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung durch Vibrationen beim Bodentransport.
Der Straßen- und Schienenverkehr setzt Batterien während der Fahrt ständigen Vibrationen unterschiedlicher Frequenzen aus.
Testbedingungen:
| Parameter | Spezifikation |
| Frequenzbereich | 7 Hz bis 200 Hz |
| Sweep-Rate | 1 Oktave pro Minute |
| Dauer | Insgesamt 3 Stunden |
| Äxte | Drei zueinander senkrechte Achsen |
Das sinusförmige Sweep-Profil mit 1 Oktave pro Minute ist in der Norm spezifiziert, um die Vibrationsfrequenzverteilung beim Straßen- und Schienentransport nachzubilden.
Bestehenskriterien:
Identisch mit Höhensimulation.
Test 4: Schlagtest
Was es testet: Strukturelle Integrität bei plötzlichem mechanischem Schock.
Während des Transports sind Batterien plötzlichen Stößen durch Stürze, Handhabungsgeräte und Fahrzeugkollisionen ausgesetzt.
Die aufgebrachte Kraft wird durch die Gesamtmasse der Zelle oder Batterie bestimmt und nicht dadurch, ob es sich um eine Zelle oder ein zusammengebautes Paket handelt.
Testbedingungen:
| Masse der Zelle oder Batterie | Kraftprofil |
| 12 kg oder weniger | 150 Gn über 6 Millisekunden |
| Mehr als 12 kg | 50 Gn über 11 Millisekunden |
Diese Unterscheidung wird häufig missverstanden.
Eine große prismatische Zelle mit einem Gewicht von mehr als 12 kg wird mit 50 Gn getestet, während ein kleiner Batteriesatz mit einem Gewicht von weniger als 12 kg mit 150 Gn getestet wird.
Der entscheidende Faktor ist die Masse und nicht, ob es sich bei dem Artikel um eine Zelle oder eine zusammengebaute Packung handelt.
Bestehenskriterien:
- Kein Feuer
- Keine Explosion
- Keine Leckage
- Keine Entlüftung
- Spannung innerhalb von 10 % des Werts vor dem Test
Test 5: Externer Kurzschlusstest
Was es testet: Reaktion auf einen externen Kurzschluss bei erhöhter Temperatur.
Ein externer Kurzschluss ist eine der häufigsten Ursachen für Batterieausfälle im Transportwesen.
Bei diesem Test wird bewertet, ob die Batterie einem Kurzschluss standhalten kann, ohne gefährliche Temperaturen zu erreichen oder ein Sicherheitsereignis auszulösen.
Der Temperaturzustand vor dem Test hängt von der Zellen- oder Batteriegröße ab.
Dies ist ein wichtiger Unterschied, der sich darauf auswirkt, wie der Test für verschiedene Produkttypen durchgeführt wird.
Testbedingungen:
| Zellen- oder Batteriegröße | Temperatur vor dem Test |
| Große Zelle oder großer Akku | 57°C ± 4°C |
| Kleine Zelle oder kleine Batterie | 25°C ± 2°C |
Gemäß UN 38.3 erfolgt die Größenunterscheidung in erster Linie nach der Masse: Eine große Zelle wird im Allgemeinen als mehr als 500 g und eine große Batterie als mehr als 12 kg definiert.
Der in der Industrie häufig genannte 20-Ah-Wert entspricht dem IATA-DGR-Schwellenwert für PI 965/966 Abschnitt II und entspricht in etwa dem UN 38.3-Grenzwert für die Masse großer Zellen für typische Lithium-Ionen-Formate, aber der 20-Ah-Wert selbst ist ein IATA-DGR-Referenzpunkt und keine UN 38.3-Definition.
Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Ihr Produkt gemäß UN 38.3 als groß oder klein gilt, bestätigen Sie dies anhand der Masse bei Ihrem Prüflabor, anstatt sich nur auf die Ah-Kapazität zu verlassen.
Kleine Zellen, einschließlich gängiger Verbraucherformate wie 18650-Zylinderzellen und Pouch-Zellen im Bereich von 5 bis 10 Ah, werden typischerweise bei 25 °C ± 2 °C und nicht bei 57 °C getestet.
Die Anwendung falscher Temperaturbedingungen während des Tests ist ein Compliance-Fehler.
Wenn Sie kleine Zellen oder Batterien zertifizieren, erkundigen Sie sich bei Ihrem Prüflabor, welche Temperaturbedingungen für Ihr spezifisches Produkt gelten, bevor Sie fortfahren.
| Parameter | Spezifikation |
| Äußerer Widerstand angelegt | 20 mΩ oder weniger |
| Überwachungszeitraum | 6 Stunden nach dem Kurzschlussereignis |
Bestehenskriterien:
- Die Batterietemperatur darf während des Tests 170 °C nicht überschreiten
- Kein Brand oder Explosion während des 6-stündigen Überwachungszeitraums
- Kein Bruch oder Auslaufen des Batteriegehäuses während des Überwachungszeitraums
Test 6: Drucktest
Was es testet: Zellreaktion auf physikalische Verformung, die einen Unfallschaden simuliert.
Dieser Test gilt nur für einzelne Zellen, nicht für zusammengebaute Batteriepakete.
Es simuliert den strukturellen Schaden, den eine Zelle bei einem Fahrzeugzusammenstoß oder einem schweren Quetschereignis erleiden könnte, wodurch absichtlich ein interner Kurzschluss innerhalb der Zelle verursacht wird.
Testbedingungen:
Die Zerkleinerungsmethode hängt vom Zellformat ab:
| Zellenformat | Crush-Methode |
| Zylindrische Zellen mit einem Durchmesser von 18 mm oder mehr | 9,1 kg schwerer Riegel fielen aus 61 cm Höhe auf die Zelle |
| Prismatische und Pouch-Zellen | 13 kN Kraft, aufgebracht über eine flache Platte |
| Zylindrische Zellen mit einem Durchmesser von weniger als 18 mm | 13 kN Kraft, aufgebracht über eine flache Platte |
Hinweis zur Drop-Impact-Methode:
Der aus 61 cm Höhe fallen gelassene 9,1-kg-Stab ist die T.6-Aufprallmethode innerhalb der UN-Norm 38.3.
Sie gilt insbesondere für zylindrische Zellen mit einem Durchmesser von 18 mm oder mehr.
Auf diese Methode wird auch in der UL 1642- und UL 2054-Zertifizierung verwiesen, weshalb sie manchmal hauptsächlich mit nordamerikanischen Standards in Verbindung gebracht wird.
Für die Druckprüfung von prismatischen Zellen und Pouch-Zellen nach UN 38.3 T.6 verwenden Laboratorien fast ausschließlich hydraulische Pressgeräte, die 13 kN über eine flache Platte aufbringen, und nicht die Fallmethode.
Wenn es sich bei Ihrem Produkt um eine prismatische Zelle oder eine Pouch-Zelle handelt, müssen Sie davon ausgehen, dass für die T.6-Prüfung die hydraulische Quetschmethode verwendet wird.
Bestehenskriterien:
- Die Zelltemperatur darf innerhalb von 6 Stunden nach dem Test 170 °C nicht überschreiten
- Kein Feuer oder keine Explosion innerhalb von 6 Stunden nach dem Test
| Schlagtest | Quetschtest | |
| Gilt für | Alle Batterien und Zellen | Nur Zellen |
| Kraftprofil | Massenabhängig, siehe Test 4 | Formatabhängig, siehe oben |
| Schlüsselmetrik | Spannung innerhalb von 10 % des Werts vor dem Test | Temperatur unter 170°C, kein Feuer |
Test 7: Überladetest
Was es testet: Sicherheit bei anhaltender Überladung.
Überladung ist eine Hauptursache für thermisches Durchgehen bei Lithiumbatterien.
Wichtiger Hinweis zur Anwendbarkeit:
Die Anforderungen an den Überladetest sind unterschiedlich Zellen und Akkupacks.
Einzelne Zellen müssen den vollständigen Überladetest wie unten beschrieben absolvieren.
Für zusammengebaute Batteriepakete, die mit einem Batteriemanagementsystem ausgestattet sind, können die geltenden Anforderungen abweichen.
Akkus mit einem BMS unterliegen möglicherweise einer Überladungsbewertung auf Systemebene und nicht dem vollständigen 2-fachen Strom- und Spannungstest, der auf nackte Zellen angewendet wird.
Wenn Sie einen Akku mit integriertem BMS zertifizieren, bestätigen Sie vor dem Fortfahren das entsprechende Testverfahren mit Ihrem Testlabor.
Testbedingungen für Zellen:
| Parameter | Spezifikation |
| Ladestrom | Doppelt so hoch wie der maximale Nennladestrom |
| Ladespannung | Doppelt so hoch wie der maximale Nennladestrom |
| Dauer | 24 Stunden ununterbrochen |
| Überwachungszeitraum | 7 Tage nach dem Überladetest |
Während dieses Tests werden sowohl die Strom- als auch die Spannungsgrenzen verdoppelt, wodurch sowohl die Strombelastbarkeit als auch die Spannungsschutzfähigkeiten der Zelle gleichzeitig beansprucht werden.
Bestehenskriterien:
- Kein Feuer oder Explosion während der 24-Stunden-Überladezeit
- Kein Brand oder Explosion während des 7-tägigen Überwachungszeitraums
Test 8: Zwangsentladungstest
Was es testet: Zellsicherheit unter erzwungenen Tiefentladungsbedingungen.
Dieser Test gilt nur für einzelne Zellen.
Es bewertet die Reaktion einer Zelle, wenn sie über ihre minimale Nennspannung hinaus entladen wird, und simuliert ein Szenario, in dem eine schwächere Zelle in einem Reihenstrang durch stärkere Zellen, die sich weiter entladen, in eine Spannungsumkehr getrieben wird.
Testbedingungen:
| Parameter | Spezifikation |
| Entladestrom | Vom Hersteller angegebener maximaler Entladestrom |
| Dauer | Nennkapazität (Ah) geteilt durch Entladestrom, wodurch die Zelle auf 0 V und in die Umkehrung gezwungen wird |
| Überwachungszeitraum | 6 Stunden nach dem Test |
Bestehenskriterien:
- Kein Feuer oder Explosion während oder nach dem Test
Alle 8 Tests auf einen Blick
| Prüfen | Gilt für | Schlüsselbedingung | Bestehenskriterien |
| Höhensimulation | Alle Batterien | 11,6 kPa für 6 Stunden, Extremszenario | Keine Lecks, Spannung innerhalb von 10 % |
| Thermotest | Alle Batterien | 72 °C bis -40 °C, 10 Zyklen, maximal 30 Minuten Übergang | Keine Lecks, Spannung innerhalb von 10 % |
| Vibrationstest | Alle Batterien | 7 bis 200 Hz, 1 Oktave pro Minute, 3 Stunden | Keine Lecks, Spannung innerhalb von 10 % |
| Schlagtest | Alle Batterien | 150 Gn bei 12 kg oder weniger, 50 Gn bei mehr als 12 kg | Kein Feuer, Spannung innerhalb von 10 % |
| Externer Kurzschluss | Alle Batterien | 57°C groß, 25°C klein, 6 Stunden überwacht | Temperatur unter 170°C, kein Feuer |
| Drucktest | Nur Zellen | Drop oder hydraulisch, formatabhängig | Temperatur unter 170°C, kein Feuer |
| Überladungstest | Zellen erforderlich, Packungen unterliegen der BMS-Bewertung | 2x Strom und Spannung für 24 Stunden | Kein Feuer oder Explosion |
| Zwangsentladungstest | Nur Zellen | Maximale Strom-Spannungs-Umkehrung | Kein Feuer oder Explosion |
Vollständige Dokumentation für den Versand von Lithiumbatterien erforderlich
Das Bestehen der UN 38.3-Tests ist nur ein Teil des legalen Versands von Lithiumbatterien.
Für eine vollständige Lieferung einer Lithiumbatterie sind in der Regel drei separate Dokumente erforderlich.
Es ist wichtig zu verstehen, dass nur der UN 38.3-Testbericht Teil der UN 38.3-Norm selbst ist.
Bei den anderen beiden Dokumenten handelt es sich um unterstützende Compliance-Dokumente, die von Spediteuren und Regulierungsbehörden im Rahmen separater Regulierungsrahmen gefordert werden, insbesondere IATA DGR für Luftfracht und IMDG-Code für Seefracht.
Dokument 1: UN 38.3 Prüfbericht
Der Testbericht UN 38.3 bescheinigt, dass die Batterie alle acht in diesem Handbuch beschriebenen Tests bestanden hat.
Gültigkeit: Langfristig, kein festes Ablaufdatum.
Der Prüfbericht bleibt gültig, solange:
- Die Chemie und Materialien der Batteriezellen haben sich nicht geändert
- Die Zellenabmessungen und die Kapazität haben sich nicht geändert
- Das Design und die Konfiguration des Akkupacks haben sich nicht geändert
- Der Herstellungsort und der Herstellungsprozess haben sich nicht geändert
- Die geltenden Vorschriften wurden nicht in einer Weise geändert, die eine erneute Prüfung erforderlich macht
Jede Änderung der oben genannten Punkte erfordert eine Neubewertung und in den meisten Fällen eine erneute Prüfung, bevor der Versand fortgesetzt werden kann.
Dokument 2: Zustandsbewertungsbericht für Luft- und Seefrachttransporte
Dieses Dokument wird von akkreditierten Gefahrgutbewertungsstellen ausgestellt und bescheinigt, dass das spezifische Batterieprodukt die gemäß IATA DGR für Luftfracht und IMDG-Code für Seefracht erforderlichen Transportbedingungen erfüllt.
In China wird dieses Dokument üblicherweise von akkreditierten Institutionen ausgestellt und manchmal als Bericht über die Zustandsidentifizierung des Luft- oder Seefrachttransports bezeichnet.
Dieses Dokument ist nicht Teil der UN-Norm 38.3 selbst.
Es handelt sich um eine Träger- und Regulierungsanforderung, die im Rahmen der IATA DGR- und IMDG-Rahmenwerke herausgegeben wird.
Gültigkeit: Ein Kalenderjahr, endet am 31. Dezember des Ausstellungsjahres.
Dieses Dokument muss jährlich erneuert werden, unabhängig davon, ob sich das Batteriedesign oder der UN 38.3-Prüfbericht geändert hat.
Für Teams, die regelmäßige Lieferungen von Lithiumbatterien verwalten, ist es wichtig, diese jährliche Erneuerung in die Logistikplanung zu integrieren, um Lieferverzögerungen zu Beginn jedes neuen Jahres zu vermeiden.
Dokument 3: MSDS / SDS (Materialsicherheitsdatenblatt)
Das MSDS, in der GHS-Terminologie auch als Sicherheitsdatenblatt bezeichnet, enthält Informationen zur chemischen Zusammensetzung, Handhabung, Lagerung und Notfallmaßnahmen für die Batterie.
Gültigkeit: Die jährliche Verlängerung ist branchenüblich für Exportlieferungen von Lithiumbatterien.
Es ist zu beachten, dass das GHS-System selbst keine universelle feste Gültigkeitsdauer für SDB-Dokumente weltweit vorgibt.
Die Aktualisierungspflicht wird formal durch Änderungen der Batteriechemie, der Formulierung oder geltender Vorschriften ausgelöst.
In der Praxis ist für den Export von Lithiumbatterien die jährliche Erneuerung des Sicherheitsdatenblatts der etablierte Industriestandard und wird von Spediteuren und Zollbehörden erwartet.
Zusammenfassung der Gültigkeit des Dokuments
| Dokumentieren | Teil von UN 38.3 | Gültigkeit | Erneuerungsauslöser |
| Prüfbericht UN 38.3 | Ja | Langfristig, kein fester Ablauf | Änderung des Batteriedesigns oder Überarbeitung der Vorschriften |
| Zustandsbewertung von Luft- und Seefrachttransporten | Nein, IATA DGR- und IMDG-Anforderung | 1 Kalenderjahr, endet am 31. Dezember | Jährliche Erneuerung erforderlich |
| Sicherheitsdatenblatt / Sicherheitsdatenblatt | Nein, GHS- und Spediteuranforderung | Jährliche Verlängerung pro Branchenpraxis | Jährlich oder bei chemischen oder regulatorischen Änderungen |
IATA DGR-Verpackungsanweisungen
Beim Versand von Lithiumbatterien auf dem Luftweg hängen die geltenden IATA-DGR-Verpackungsanweisungen davon ab, wie die Batterie versendet wird.
Beachten Sie, dass es sich bei PI 965, 966 und 967 um IATA-DGR-Verpackungsanweisungen und nicht um UN-Nummern handelt.
Die UN-Nummern für Lithium-Ionen-Batterien lauten UN 3480 für einzeln versendete Lithium-Ionen-Batterien und UN 3481 für Lithium-Ionen-Batterien, die mit Geräten verpackt oder darin enthalten sind.
| HIER IST DGR PI | Beschreibung |
| PI 965 | Lithium-Ionen-Batterien werden einzeln versendet, nicht mit oder in der Ausrüstung |
| PI 966 | Lithium-Ionen-Batterien im Lieferumfang enthalten, aber nicht installiert |
| PI 967 | Im Gerät eingebaute Lithium-Ionen-Batterien |
Jede Verpackungsanweisung stellt spezifische Anforderungen an den Ladezustand, die Verpackung, die Etikettierung und die Mengenbeschränkungen.
Sendungen müssen der aktuellen IATA DGR-Ausgabe entsprechen, die jährlich aktualisiert wird.
FAQ
Gilt UN 38.3 für alle Lithium-Batterie-Chemikalien?
Ja. Sie gilt für Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich Li-Ion, Lithium-Polymer und LiFePO4, wenn sie gewerblich transportiert werden.
Wie lange ist ein UN 38.3 Prüfbericht gültig?
Es gibt kein festes Ablaufdatum. Sie bleibt gültig, es sei denn, das Batteriedesign, die Chemie oder der Herstellungsprozess ändern sich oder Vorschriften erfordern eine erneute Prüfung. Andere Versanddokumente wie Sicherheitsdatenblätter und Transportgutachten müssen möglicherweise regelmäßig erneuert werden.
Wird beim externen Kurzschlusstest immer eine Temperatur von 57 °C verwendet?
Nein. Große Zellen über 500 g und große Batterien über 12 kg werden bei 57 °C ± 4 °C getestet. Kleinere Zellen und Batterien werden bei 25 °C ± 2 °C getestet.
Gilt der Überladetest für alle Akkupacks?
Nicht immer. UN 38.3 T.7 gilt für wiederaufladbare Batterien, während das genaue Verfahren für Akkus mit Schutzschaltung oder BMS variieren kann. Lassen Sie sich vom Prüflabor bestätigen.
Was ist der Unterschied zwischen IATA DGR PI 965, 966 und 967?
PI 965 gilt für Lithium-Ionen-Batterien, die einzeln versendet werden. PI 966 ist für mit Geräten verpackte Batterien. PI 967 gilt für in Geräten eingebaute Batterien. UN 3480 gilt nur für Batterien und UN 3481 gilt für Batterien mit oder in Geräten.
