技术规范标准_液态锂离子电芯总规范

深圳市弘德电池有限公司企业标准深圳市弘德电池有限公司企业标准 液态锂离子电芯总规范 文件编号：文件编号：HD/03-06-001HD/03-06-001 版版 次：次：A 修订日期：修订日期：2005.6.1 编写单位：品质管理部编写单位：品质管理部 核准核准审核审核编写编写 前前 言言 深圳市弘德电池有限公司企业标准液态锂离子电芯总规范是深 圳市弘德电池有限公司所生产的锂离子电芯的唯一参考标准。该标准参考了国 标 GB/T 182872000，UL1642，IEC61960-1/2，IEC62133 等标准以及移动设 备锂离子电池总规范（中兴通讯股份有限公司企业标准） ， E 01(motorola) , ESG SOP-0076 (motorola)等企业标准。 该标准为深圳市弘德电池有限公司所生产的锂离子电芯提供一个统一的测 试标准、判断依据以及抽样标准。 1 范围范围 本标准规定了锂电芯的术语及定义、单体电芯及电芯要求、试验方法、抽样标准、质 量评定、标识、包装、运输、贮存及检验项目。 本标准适用于可充电锂电芯，这种锂电芯的正极采用锂金属氧化物，负极采用可存储 锂离子的碳材料，充放电过程中依靠锂离子在正负极之间移动实现化学能与电能之间转化 的锂离子电芯。该电芯仅指单个电芯。 本标准制定的目的是尽量减小锂电使用到移动通信手持机上发生起火、爆炸的可能性。 一旦发生起火或爆炸事故时，尽量减小对人体的伤害。 2 参考标准参考标准 GB/T 18287-2000 蜂窝电话用锂离子电芯总规范 YD998.1-1999移动通信手持机锂离子电源及充电器：锂离子电源 UL1642:1995STANDARD FOR LITHIUM BATTERIES IEC61960-1:2000SECONDARY LITHIUM CELLS AND BATTERIES FOR PORTABLE APPLICATIONSPART 1 IEC61960-2:2001SECONDARY LITHIUM CELLS AND BATTERIES FOR PORTABLE APPLICATIONSPART2 IEC62133:2001SECONDARY CELLS AND BATTERIES CONTAINING ALKALINE OR OTHER NON-ACID ELECTROLYTES IEC60086-4:1986SAFETY STANDARD FOR LITHIUM BATTERIES GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序 第一部分 按接收质量限（AQL）检索的逐 批检验抽样计划； GB/T 2829-2002 周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于对过程稳定性的检验） ； GB/T 3873-1983 通信设备产品包装通用技术条件 GB 5296.1-1997 消费品使用说明总则 GB 6388-1986 运输包装收发货标志 GB/T 191-2000 包装储运图示标志 GB/T 12463-1990危险货物包装通用技术条件 3 术语及定义术语及定义 本标准的术语及定义借鉴了 GB/T 182872000 、GB/T 2900.11- 1998、UL1642、IEC61960-1/2、IEC62133 中的规定。术语定义中，未区分单体电芯与电芯， 统一采用电芯来定义的各个名词，这些名词均适用单体电芯及电芯。 3.1 单体单体电芯电芯 单个含有正、负极的电化学电芯，简称为电芯。 3.2 二次电芯二次电芯 能够放电和充电许多次的电芯。 3.3 二次锂电芯二次锂电芯 容量由锂的氧化和减少而获得的二次电芯。 （除非另有说明，本规范所指电芯均为二次锂电芯。 ） 3.4 标称电压标称电压 用以标称电芯电压的近似值，规定标称电压为 3.6V/只。 3.5 充电限制电压充电限制电压 电芯充电时所允许到达的最高电压，规定充电限制电压为 4.2V/只。 3.6 终止电压终止电压 电芯放电完成时的电压，规定终止电压为 3.0V/只。 3.7 有效电压有效电压 电芯放电到移动通信手持设备关机时的电压，规定有效电压为 3.3V/只。 3.8 开路电压开路电压 外电路没有电流时，电芯电极间的电压值，简称电压。 3.9 截止电流截止电流 电芯恒压充电至接近完全充满电的状态时的电流值，规定充电截止电流为 20mA。 3.10 容量容量 电芯在环境温度为 232的条件下，先充满电，然后以规定电流放电至终止电压 时所提供的电量。 3.11 标称容量标称容量 为满足客户需求对各种型号电芯容量所作的最低要求，用 C5表示，单位为 Ah（安时） 或 mAh（毫安时） 。规定标称容量如下： A: 620mAh；A: 620mAh；A: 870mAh。 3.12 充满电充满电 电芯在环境温度为 232的条件下，以 1 C5A 充电，当电芯端电压达到充电限制 电压时，改为恒压充电，直到充电电流截止电流。 3.13 有效容量有效容量 电芯在环境温度为 232的条件下，先充满电，然后以 1C5A 放电至有效电压时所 提供的电量。 3.14 剩余容量剩余容量 电芯经过特定的检测程序后的首次放电至终止电压时所提供的电量，放电电流的大小 取决于试验内容，电流在具体测试项目中规定。 3.15 膨胀膨胀 膨胀是指电芯外形尺寸发生变化。对于膨胀程度的要求在具体测试中详细规定。 3.16 渗漏渗漏 电解液、气体或其他物质从电芯中渗漏出来。明显的渗漏现象可直接判定；如无明显 迹象，可通过电芯重量损失来判定，当电芯重量损失超过0.1时即可判定为渗漏。 3.17 泄压泄压 电芯受内压作用致使气体从防爆线处释放出来，除防爆线外，其他外壳部分仍保持完 整。规定泄压口子不得大于 2cm。 3.18 起火起火 电芯有火苗、火焰出现，电芯壳体有灼烧痕迹。 3.19 爆炸爆炸 电芯内部材料瞬间从电芯内部喷出且离开电芯的距离大于 25cm，电芯壳体被分裂或撕 破成多片状态。 4 单体电芯要求及测试单体电芯要求及测试 4.1 机械性能机械性能 4.1.1 外观外观 4.1.1.1 要求要求 产品标识应清晰、准确，而且能保证该电芯的可追溯性。电芯壳体表面应清洁，无明 显机械划伤，焊缝、铆钉周围和铝镍复合带表面无锈斑。 4.1.1.2 测试方法测试方法 用目测法检查待测电芯的外观、条码是否符合上述要求。 4.1.2 外形尺寸外形尺寸 4.1.2.1 要求要求 电芯的外形尺寸必须符合以下要求： A: 厚：3.53.9mm；宽：33.534.0mm；高：49.550.0mm A: 厚：4.14.5mm；宽：29.530.0mm；高：47.548.0mm A: 厚：4.95.3mm；宽：33.534.0mm；高：49.550.0mm 4.1.2.2 测试方法测试方法 使用卡尺直接测量电芯的长、高、宽的尺寸。 4.1.3 重量重量 4.1.3.1 要求要求 电芯的重量必须符合以下要求： A: 1316g A: 1315g A: 1821g 4.1.3.2 测试方法测试方法 使用电子天平测量电芯的重量。 4.1.4 自由跌落自由跌落 4.1.4.1 要求要求 跌落试验后，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸；电 芯内阻变化不超过 10，电压变化不超过 0.1V，剩余容量不小于初始容量的 95。 4.1.4.2 测试方法测试方法 先测定电芯以 1C5A 放电的容量，然后充满电，测量电芯的开路电压、内阻、厚度； 在 1h 内开始自由跌落试验：将电芯从 1200mm 高处自由跌落到混凝土地面上。每只电芯 做 3 个循环，每个循环包括从电芯的六个面各跌落一次（也即每只电芯共做 6318 次跌 落） 。跌落完成后，测试电芯的内阻、开路电压、厚度、剩余容量。 4.1.5 振动振动 4.1.5.1 要求要求 振动试验后，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸；电 芯内阻变化不超过 10，电压变化不超过 0.02V，剩余容量不小于初始容量的 95。 4.1.5.2 测试方法测试方法 电芯做一个快速循环，此容量为初始容量，电芯充满电后，搁置 15min 后，测量电芯 的电压、内阻、厚度；立即将电芯固定在振动台上，进行振动试验，电芯经受频率为 1060Hz，振幅为 1.6mm，扫频速率为 1oct/min 的扫频振动，在 X、Y、Z 三个方向上分 别扫频 30min；扫频结束后，测量电芯的电压、内阻、厚度、剩余容量。 4.2 电性能电性能 4.2.1 电压电压 4.2.1.1 要求要求 成品电芯电压范围：3.82V0.03V。 4.2.1.2 测试方法测试方法 用数显万用表直接测量电芯的开路电压。 4.2.2 交流内阻交流内阻 4.2.2.1 要求要求 交流内阻50m。 4.2.2.2 测试方法测试方法 电芯电压在 3.82V0.03V 时，用交流内阻测试仪测量电芯的交流阻抗，交流内阻测试 仪的测试频率为 1KHz。 4.2.3 放电性能放电性能 4.2.3.1 1C5A 放电制式放电制式 在环境温度为 232的条件下，将充满电后的电芯以 1C5A 电流放电至截止电压， 放电容量不低于标称容量，放电时间不低于 1h。 4.2.3.2 0.2 C5A 放电制式放电制式 在环境温度为 232的条件下，将充满电后的电芯以 0.2C5A 电流放电至截止电压， 放电容量不低于标称容量，放电时间不低于 5h。 4.2.4 放电有效性放电有效性 在环境温度为 232的条件下，将充满电后的电芯以 1 C5A电流放电至有效电压， 放电容量不低于1 C5A放电容量的88。 4.2.5 标准循环标准循环 在环境温度为 232的条件下，电芯以 0.2C5A充电制式充电， 当电芯端电压达到充 电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流截止电流，搁置15min；然后以0.2C5A放电 制式放电至终止电压，完成一个标准循环。 4.2.6 快速循环快速循环 电芯以 1C5A 充电制式充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直 到充电电流截止电流，搁置 15min；然后以 1C5A 放电制式放电至终止电压，完成一个快 速循环。 4.2.7 高温性能高温性能 4.2.7.1 要求要求 电芯进行高温测试后，电芯外观无明显损伤，膨胀尺寸变化不大于 5%、不漏液、不 泄压、不起火、不爆炸。高温放电容量不低于初始容量的 90，放电时间不低于 54 min。 4.2.7.2 测试方法测试方法 将电芯以 0.2C5A放电至截止电压，搁置 15min后，电芯做一个快速循环，该放电容量为 初始容量；1C5A充电制式充电后 ，在 602的条件下搁置 2h，然后以 1C5A放电制式放 电，该放电容量为高温放电容量。 4.2.8 低温性能低温性能 4.2.8.1 要求要求 电芯进行低温测试后，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不 爆炸。低温放电容量不低于初始容量的 70，放电时间不低于 3.5h。 4.2.8.2 测试方法测试方法 将电芯以 0.2C5A放电至截止电压，搁置 15min，然后将 电芯充满电，以 0.2C5A电流放电 至截止电压，该放电容量为初始容量；再次将电芯充满电，在-202的条件下搁置 2h，然后以 0.2C5A电流放电至截止电压，该放电容量为低温放电容量。 4.2.9 荷电保持性能（成品）荷电保持性能（成品） 4.2.9.1 要求要求 开路搁置 30d 后，内阻变化应不大于 10，电压变化不超过 0.05V；搁置 90d 后，电 压变化应不大于 0.1V，内阻变化应不大于 15；最多三个标准循环后，电芯放电容量能达 到初始容量的 95以上。 在测试荷电保持过程中要求电芯不膨胀、不渗漏。 4.2.9.2 测试方法测试方法 电芯先做 3 个标准循环，第三次循环的放电 容量为初始容量。然后将电芯以 0.2C5A电流 恒流充电至3.8V，然后转入恒压充电，直到充电电流截止电流，然后测量电芯的开路电压、 交流内阻；在 252下开路搁置 30d，测量电芯的开路电压、交流内阻；继续试验，在 252条件下开路搁置到 90d，测量电芯的开路电压、交流内阻，将电芯以 0.2C5A恒 流放电至终止电压；电芯做标准循环最多 3 次，测电芯的恢复容量。 4.2.10 荷电保持性能（满电）荷电保持性能（满电） 4.2.10.1 要求要求 容量保持率必须符合表 1 中的要求。 4.2.10.2 测试方法测试方法 表表 1 将电芯按表 1 要求做标准循环，第三次循环的放电 容量为初始容量。然后将电芯充满电， 再按表 6 所规定的时间和温度贮存。贮存完后用 1C5A电流放电， 测定电芯的剩余容量，并 用剩余容量除以初始容量得出电芯的容量保持率，以百分比表示。 4.2.11 循环性能循环性能 4.2.11.1 要求要求 电芯循环到 100 次，放电容量不小于初始容量的 90；电芯循环到 400 次时，放电容 量不小于初始容量的 80。 4.2.11.2 测试方法测试方法 先将电芯以 0.2 C5A 电流放电到终止电压，搁置 15min 后开始进行循环试验。先以 1 C5A 电流充电至充电限制电压，转为恒压充电，直至充电电流截止电流，充电结束，搁 置 15min，然后以 1 C5A 电流放电至终止电压，放电结束，搁置 15min，到此为一个循环结 束。第三次循环的放电 容量定义为初始容量。 4.3 环境适应性能环境适应性能 4.3.1 恒定湿热恒定湿热 4.3.1.1 要求要求 贮存温度贮存温度25256025 贮存时间贮存时间72h28d28d24h 贮存前循环次数贮存前循环次数111400 最低容量保持率最低容量保持率95805090 恒定湿热试验过程中，电芯外观无明显损伤，膨胀小于 5%、不漏液、不泄压、不起 火、不爆炸；电芯内阻变化不超过 10，剩余容量不小于初始容量的 85。 4.3.1.2 测试方法测试方法 电芯先做一个快速循环，测量电芯的内阻、厚度、初始容量；将电芯充满电，同时调 整低温调湿试验箱温度为 602，相对湿度为 90%95%。然后将电芯放置到试验箱 内开路搁置 48h，取出后在常温下搁置 2h 后，测试电芯的内阻、厚度、剩余容量。 4.3.2 热冲击（热冲击（130） 4.3.2.1 要求要求 电芯在热冲击过程中，电芯不起火、不爆炸。 4.3.2.2 测试方法测试方法 将满充电的电芯用绝缘线悬挂在温度冲击箱（远红外鼓风烘箱或真空烤箱）中，冲击 箱温度以 52/min 的速率上升到 1302，保持 1h，观察电芯的状态。 4.3.3 热冲击（热冲击（150） 4.3.3.1 要求要求 电芯在热冲击过程中，电芯不起火、不爆炸。 4.3.3.2 测试方法测试方法 将充满电的电芯用绝缘线悬挂在温度冲击箱（远红外鼓风烘箱或真空烤箱）中，冲击 箱温度以 52/min 的速率上升到 1502，保持 30min，观察电芯的状态。 4.3.4 温度冲击温度冲击 4.3.4.1 要求要求 电芯不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。 4.3.4.2 测试方法测试方法 调整低温室（低温调湿试验箱）的温度为-402，高温室（远红外鼓风烘箱）的温 度为 852。 将充满电的电芯放入低温室中保持 1h，然后将电芯转到高温室（转换时间 10s）中保持 1h。然后又将电芯换到低温室中（转换时间10s） 。反复这样的 2h 循环 32 次也即共用 64h，最后将电芯在 205下储存 24h。观察电芯的状态。 4.3.5 低压低压 4.3.5.1 要求要求 低压试验过程中，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。 4.3.5.2 测试方法测试方法 将充满电的电芯放入压力为 11.6kPa，温度为 205的真空干燥箱内开路放置 6h（模 拟海拔 15240m）。 4.4 安全性能安全性能 4.4.1 持续充电持续充电 4.4.1.1 要求要求 持续充电过程中，要求不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。 4.4.1.2 测试方法测试方法 在电芯先以 0.2C5A 电流放电至终止电压，然后以 1C5A 恒流充电到充电限制电压，当 充电电流截止电流时，转为恒压充电，连续充电 28d，观察电芯状态。 4.4.2 过充过充 4.4.2.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸，电芯的外部表面温度不超过 150。 4.4.2.2 测试方法测试方法 在环境温度 232的条件下，先将电芯用厚约 12.7mm(0.5 英寸)的玻璃纤维棉（石 英锦）完全包起来以使电芯保持绝热，再以 0.2C5A 电流放电至终止电压，然后以指定电流 I 恒流充电到指定电压 U（根据客户需求选择过充方式），转为恒压充电，当出现以下情 况时终止测试，电芯失效（如起火、爆炸） ；电流低于 50mA，并且电芯的温度下降到 室温；总的测试时间达到 24h。 表表 2 I (A)3 C53 C53 C51 C51C51C5 U (V)4.85104.8510 4.4.3 过放过放 4.4.3.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸。 4.4.3.2 测试方法测试方法 在 205下，用 0.2C5A 恒流放电至终止电压后，外接 30 欧姆负载放电 24h（即 使电池电压降为 0V 后试验也应继续进行） 。 4.4.4 短路短路 4.4.4.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸。 4.4.4.2 测试方法测试方法 在环境温度 205的条件下，在防爆箱内用电阻不大于 50m 的导线将电芯正负 极短接 2h（当电芯开路电压小于 0.1V 时，试验结束）。 4.4.5 极性反充极性反充 4.4.5.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸，电芯的外部表面温度不超过 150。 4.4.5.2 测试方法测试方法 在环境温度 232的条件下，将电芯充满电后，以 3 C5A 恒流反向充电至-10V，并 保持 8h。 4.4.6 针刺针刺 4.4.6.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸。 4.4.6.2 测试方法测试方法 在环境温度 205的条件下，将电芯充满电，用直径为 3mm（0.118in）长为 76.2mm（3in）的不锈钢针，在电芯的最大平面靠近中心的部位将其完全刺穿，针刺速度 不低于 12m/s，观察 1h。 4.4.7 重物冲击重物冲击 4.4.7.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸。 4.4.7.2 测试方法测试方法 在环境温度 205的条件下，将电芯放置在坚硬、平整、水平的冲击台面上，电 芯的最大平面平行于冲击台面，把一根直径约为 7.9mm 的不锈钢圆杆垂直于电芯的长轴方 向横放在电芯上表面中部，用重量约为 9.1kg 的重锤自约 610mm 高度自由垂落至冲击台面， 观察 1h。 4.4.8 挤压挤压 4.4.8.1 要求要求 要求电芯不起火、不爆炸。 4.4.8.2 测试方法测试方法 在环境温度 205的条件下，在两平板间挤压电芯，压力由活塞真径为 32mm 的 液压机提供。将电芯的最大平面平行于挤压台面放置，施加压力直至达到 17.2MPa，立刻 释压，观察 1h。 5 测试仪表及设备测试仪表及设备 5.1 测试仪表及设备的精度要求测试仪表及设备的精度要求 测量电压的仪表准确度应不低于0.5级，内阻量程应不小于10 K/V。 测量电流的仪表准确度应不低于0.5级。 测量时间用的仪表准确度应不低于0.1%。 测量温度用的仪表准确度应不低于0.5。 恒流源的电流恒定可调，恒流时，其电流变化范围为1%。 恒压源的电压恒定可调，恒压时，其电压变化范围为0.5%。 测量尺寸用的仪器准确度应不低于1。 测量重量用的仪器准确度应不低于 1。 5.2 仪表及设备清单仪表及设备清单 见下页表 3。 表表 3 3 序号序号设备名称设备名称型号规格型号规格测试项目测试项目 1带表卡尺尺寸 2电子精密天平BL/0.001*200g电芯重量 3跌落夹具自制自由跌落 4电池测试仪BTS-5V/2.2A电性能（充放电） 5数显万用表电压 6内阻测试仪交流内阻 7远红外鼓风烘箱SWY-3高温性能、热冲击、温度冲击 8低温调湿试验箱SETH-Z021L低温性能、恒定湿热、温度冲击 9真空烤箱ZKG-T3低压、热冲击 10电池测试仪BTS-20V/8A持续充电、过充、反充 11防爆试验箱自制过充、反充、过放 12短路试验箱自制短路 13电子负载30 欧姆过放 14针刺装置自制针刺 15重物冲击装置自制重物冲击 16挤压装置自制挤压 17 振动装置/振动 18秒表所有计时项目 7 7 电芯抽检方案电芯抽检方案 7.17.1 常规检测常规检测 常规检测对每一型号的每一批次进行一次，由 FQC 完成。检验项目及抽样数量参见表 4。 表表 4 4 检验项目检验项目 序号序号属性属性 章节章节项目项目 抽样数量抽样数量 允许不允许不 合格数合格数 不合格的处理办法不合格的处理办法 4.1.1外观 1 1 机械性能 4.1.2尺寸 4.2.1电压 4.2.2内阻 200 5 4.2.3.21 C5A 放电 4.2.4放电有效性 8 出货前生产 全检不合格 项目或 OQC 增大两倍抽 样数量进行 抽检。 4.2.9荷电保持性能（成品）4 2 2 电性能 4.2.11循环寿命4 3 3 环境适应 性能 4.3.2热冲击（130）4 4.4.2过充（3C5，4.8V）3 4 4 安全性能 4.4.4短路3 0 以预警 单形式 通知相 关部门： 生产部、 样品组、 OQC， 并由 QE 负责牵 头分析 原因， 制定解 决方案。 该批次判为 不合格，不 能正常出货； 样品组不能 选用该批次 产品备样。 7.27.2 周期性检测周期性检测 周期性检测由研发部门组织每 3 个月进行一次，任选一个型号刚生产完毕的批次进行 检测。检验项目及抽样数量参照表 5。对于检测不合格的项目由研发部门负责组织工艺、 品质、生产等部门分析原因，并制定解决方案。 表表 5 5 检验项目检验项目 序号序号属性属性 章节章节项目项目 抽样数量抽样数量 4.1.1外观 4.1.2尺寸 4.1.3重量 20 4.1.4跌落4 1 机械性能机械性能 4.1.5振动4 4.2.1电压 4.2.2内阻 20 4.2.3.10.2 C5A 充、放电 4.2.3.21 C5A 充、放电 4.2.4放电有效性 4.2.7高温性能 4.2.8低温性能 8 4.2.9荷电保持性能（成品）4 4.2.10荷电保持性能（满电） 44 2 电性能电性能 4.2.11循环寿命4 4.3.1恒定湿热4 4.3.2热冲击（130）4 4.3.3热冲击（150）4 4.3.4温度冲击4 3 环境性能环境性能 4.3.5低压4 4.4.1持续充电3 4.4.2过充63 4.4.3过放3 4.4.4短路3 4.4.5极性反充3 4.4.6针刺3 4.4.7重物重击3 4 安全性能安全性能 4.4.8挤压3 7.37.3 新材料研发测试新材料研发测试 抽检方案同常规检测。 7.37.3 小批量试产检测小批量试产检测 检验项目参照试产通知单，抽样数量参照周期性检测方案。 8 标识标识 8.1 电芯标识电芯标识 所有电芯都必须使用激光打码方式打上编码，以确保电芯的可追溯性。 8.2 包装标识包装标识 产品的名称和型号及规格、数量、合格品标识、生产批次、制造日期、制造厂名、详 细地址、产地、产品执行的标准号、生产许可证； 其他标识：如颜色、有包装箱尺寸标注、有小心