IEC62133-2012 中文翻译版.pdf

含碱性或含碱性或其它其它非酸性电解质的二次电芯非酸性电解质的二次电芯和电池和电池 组组 便携式密封二次单体电芯便携式密封二次单体电芯 由 由电芯电芯组成的电池组成的电池 组 组 以及应用于以及应用于 便携式设备便携式设备的安全要求的安全要求 1 范围范围 本国际标准规定了含碱性或其它非酸性电解质的便携式密封二次电芯和电池 组 不包 括纽扣型电池 在预期使用和可预见性滥用情况下的安全性能要求和测试方法 2 引用引用标准标准 本标准内容引用了下列文件或其中的条款 且在运用中是不可或缺的 对标明日期的参考 文献 使用指定的版本 对未标明日期的参考文献 采用其最新版本 涵盖任何修订 IEC60050 482 国际电工术语 第 482 章 原单体电池和电池 组 以及二次单体电池和 电池 组 IEC61951 1 含碱性或其它非酸性电解质的二次电芯和电池 组 便携式密封可充电式 单体电芯 第 1 部分 镍镉电池 IEC61951 2 含碱性或其它非酸性电解质的二次电芯和电池 组 便携式密封可充电式 单体电芯 第 2 部分 镍氢电池 IEC61960 含碱性或其它非酸性电解液的二次电芯和电池 组 应用于便携式二次锂 电芯和电池 组 ISO IEC 指南 51 安全反面 标准中涉及到相关方面的应用指南 3 术语术语定义定义 IEC60050 482 和 ISO IEC 指南 51 中包含术语以及下列定义适用于本标准 3 1 安全 免于不可接受的风险 3 2 风险 伤害和伤害严重性的发生概率集合 3 3 伤害 身体受伤或对人健康的损害或对财产的损失或对环境的破坏 3 4 危险性 伤害的潜在根源 3 5 预定用途 和供应商提供的说明书 操作指南信息一致的产品的使用 处理和服务 3 6 合理可预计的滥用 产品的使用 处理和服务虽不符合供应商提供的使用要求 但他它将产生的结果可根据人的 行为估计 3 7 二次单体电池 通过直接转换化学能提供电能的基本单元 它可以包括电极 隔膜 电解液 壳体和端子 并被设计为可以对其充电 3 8 二次电池组 二次单体电池的组装体 电压 尺寸 端子排列形式 容量和额定容量为其电性能特征的电 能源 3 9 漏液 可见的液体电解质流失 3 10 排气 为防止破裂或爆炸 设计一种方法来释放电池内部过大的压力 3 11 破裂 由于内部或外部原因造成单体电池壳体或电池组壳体破裂 导致物质暴露或溢出 但又不是 喷溅而出 3 12 爆炸 事故发生时 单体电池的壳体或电池组的外壳猛烈破裂 且主要成分喷射而出 3 13 着火 单体电池或电池组冒出火焰 3 14 便携式电池 便于随身携带且用于设备装置的电池 3 15 便携式单体电池 用于组装在便携式电池中的单体电池 3 16 聚合物单体电芯 用于胶体聚合物电解质或固体聚合物电解质的电芯 不是液态电解质的 3 17 额定容量 制造厂商声明的一个单体电池在规定的条件下经充电 静置和在指定测试下以 0 2It A 放电 至规定的终止电压时所能放出的以 C5AH 为单位的电池电量 3 18 最大充电限值电压 由制造商规定的在电芯操作范围内的最高充电电压 3 19 最大充电电流 由制造商规定的在电芯操作范围内的最大充电电流 4 参数测量误差参数测量误差 相对于规定值或实际值 所有控制值或测量值的准确度应在下述公差范围内 a 电压 1 b 电流 1 c 温度 2 d 时间 0 1 e 尺寸 1 f 容量 1 上述公差包含了所有测量仪器的准确度 所采用的测试技术方法以及所有其他测试过程引入 的误差来源 在仪器选择的辅助方面 选择模拟仪器可参见 IEC60051 选择数字仪器可参见 IEC60485 在任何一份记录结果的报告中都应提供所使用的测试设备的详细资料 5 通用的安全性考虑通用的安全性考虑 5 1 常规常规 二次单体电池和电池组需要从下面两种使用情况考虑其安全性能 1 指定用途 2 合理的可预见滥用 单体电池和电池组在设计和生产时 都应保证在指定用途和合理的可预见滥用情况下安 全 可预计滥用后的单体电池盒电池组接下来在试验 试验结果是不能通过的 在使用时 无论如何 它们不能产生重大的危险 同时 指定用途的单体电池和电池组不仅应安全 且 应在全部设计的应用方面都能正常工作 本标准中可能出现的潜在危险包括 a 着火 b 爆裂 爆炸 c 电解液的泄漏 d 排气 e 在非常高的外部温度下燃烧 f 电池组外壳破裂 且内部成分暴露在外 通过目视检查和第 7 和第 8 条款的测试 看是否满足 5 2 到 5 7 且和适用的标注要一致 见 条款 2 5 2 绝缘和布线 当提供电压操作 60s 后 正极端子和电池组外露金属表面除电气接触表面间的绝缘电阻在直 流 500V 时 应不少于 5M 内部布线和它们的绝缘应足以抵抗预期最大电压 电流和温度要求 布线的排列应确保在连 接器间有足够的间距和爬电距离 内部连接的结构完备 且足以满足合理的可预见滥用条件 5 3 排气 电池组外壳和单体电池应备有一个压力释放装置 或在结构上保证它们在某个阀值或限 度值时能释放电池内部过大的压力 以防止电池破裂 爆炸和自然 如果单体电池的外壳内 采用了某种密封方法来支撑单体电池 那在电池正常使用下 这种密封的类型和方式不能造 成电池过热 也不能妨碍压力的释放 5 4 温度 电压 电流的管理 电池组应在设计时防止电池发生不正常温升情况 电池制造商设计电池应有温度 电压和电 流的限制规定 电池应当为设备制造商提供说明书和充电指导 确保相关的充电器能维持在 限制规定的温度 电压和电流内充电 注 在必要时 应提供充放电是限制电流在安全范围内的方法 5 5 连接端子 应在电池外表面清楚的标明端子的极性 连接端子的尺寸和形状应确保端子能承受预计的最 大电流 连接端子的外表面应是具有良好机械强度和耐腐蚀性的导电金属 连接端子分布应 能尽可能小的预防短路 例外注意 如果外部链接器设计阻值极性的反接 设计细节到生产连接电池的外部连接器不 需要极性的标示 5 6 单体电池组装成电池组 5 6 1 规定 如果有多个电池被封装在一个电池外壳内 被用来组装成电池 组 的单体电池应具有相近 的匹配容量 相同的设计 相同的化学体系 且有同一厂家生产 每个电池应该有独立的控 制和保护 为了电池制造商或设计者能确保自身的设计和组装 电芯的制造商应该给出建议 的限制电流 电压和温度 对于被设计成部分串联在一起的单体电池进行选择性放电的电池 组 应加装单独的电路以防止由于不均匀放电造成单体电池极性反转 保护电路组成应当适 当考虑添加提供结束设备 当测试一个电池时 为符合本标准 电池制造商应当提供一份确 认测试报告 通过检查是否符合 5 6 2 锂电池系列设计建议 每个电芯或每个由一组多个并联的电芯的电压应当不超过表 4 中规定的充电上限电压 除便 携式电子设备或看似有相同功能的 在电池包装和设备的设计上 可参考以下几点 A 对于由单个电芯或封装的电芯组成的电池 建议电芯的充电电压不要超过表 4 中规定的 充电上限电压 B 对于由多个并列电芯或封装电芯组成的电池 建议每个单体电池或封装电池的电压不要超 过表 4 中贵低昂的充电上限电压 可以通过检测每个单体电芯或封装电芯 C 对于由多个并列电芯或封装电芯组成的电池 建议当任何一个电芯或封装电芯的电压超过 充电上限电压时充电停止 可以检测每个电芯或封装电芯的电压 5 7 质量计划 制造商应准备质量计划 以规定对原料 原件 单体电池盒电池组的检验流程 而且这个计 划应覆盖生产不同型号单体电池和电池的整个过程 制造商应当了解吱吱的加工能力 且应 当建立必须的生产安全加工控制 6 型式试验条件型式试验条件 对于镍镉和镍氢系列的型式试验按照表1的规定数量进行 锂电池系列的按照表2数量进行 且使用不超过 6 个月的单体电池或电池组进行 除非另有规定 试验应在 20 C 5 C 环境温度下进行 注 使用测试条件仅针对型式试验而言 不代表指定用途的操作都必须在该条件下进行 同 样的 6 个月的限制仅为了一致性的要求 不代表超过 6 个月的电池安全性能会降低 表1 型式试验样品规格 镍系列 测试 电芯 电池 7 2 1 低速率充电 5 7 2 2 振动 5 5 7 2 3 模壳压力 3 7 2 4 温度循环 5 5 7 3 1 错误安装 5sets of 4 7 3 2 外部短路 5 Temperature 5 Temperature 7 3 3 自由跌落 3 3 7 3 4 机械冲击 5 5 7 3 5 热滥用 5 7 3 6 挤压 5 10 for 棱柱 7 3 7 低压 3 7 3 8 过冲 5 5 7 3 9 强制放电 5 表2 型式试验样品数 锂系列 TEST CELL BATTERY 8 1 2 充电 程序2 5 temp condition 5 temp condition 8 2 1 连续充电 5 8 2 2 模壳压力 3 8 3 1 外部短路 5 temp 8 3 2 外部短路 5 temp 8 3 3 自由跌落 3 3 8 3 4 热滥用 5 temp 8 3 5 挤压 5 temp 8 3 6 过冲 5 8 3 7 强制放电 5 8 3 8 运输 20 8 3 9 强制内部短路 10 Country specific test only required for listed countries 7 具体要求和测试 镍系列 具体要求和测试 镍系列 7 1 测试目的的充电过程 除非在本标准中另外指明 为测试目的的充电过程应按照制造商声明的方法 在 20 C 5 C 环境下进行 在充电前 电池应在 20 C 5 C 环境下 以 0 2 I t A 的电流恒流放电至指定的终止电 压 警告 如果没有采取足够的预防 这些测试过程可能造成伤害 测试应在充分保护下有资质 和经验的技术人员承担 为防止燃烧 应仔拿取这些电芯或电池 因为测试的结果可能会使 它们的外壳温度超过 75 7 2 预期使用 7 2 1 低倍率持续充电 a 要求 低倍率持续充电不应引起着火和爆炸 b 测试 单体电池充电完成后按照制造商规定的方法持续充电 28 天 c 接受准则 不着火 不爆炸 7 2 2 振动 a 要求 在运输途中遭受振动时 不应引起泄漏 着火或爆炸 b 测试 单体电池或电池组在冲完电后按下列测试条件和表3的测试顺序进行振动测试 在 单体电池或电池组上施加振幅0 76mm的简谐振动 最大行程为1 52mm 振动频率在10Hz 到55Hz间以1Hz min的速率变化 在每个安装位置 振动方向 上 频率从10Hz到55Hz 然 后再从55Hz返回到10Hz应在90 min 5 min内完成 按下列的顺序在相互垂直的三个方向 上时间振动 步骤一 判断被测试的电池的电压是否为标称值 步骤2 4 按表3的规定施加振动 步骤5 静置1个小时 然后进行感观检验 C 接受条件 不找火 不爆炸 不泄漏 表3 振动测试的条件 Step 放置时间 振动时间 min 感观检验 1 测试前 2 90 5 3 90 5 4 90 5 5 1 Post test 7 2 3高温下模制壳体应力 A 要求 在高温环境下使用中外电池的内部组件不应暴露破 B 测试方法 电池 组 充电完成后暴露在适当的高温中以判断外壳的完整性 电池放置在 温度70 C 2 C 的空气循环的烘箱中 在烘箱中放置7小时后 移出烘箱 并回复恢复 至室温 C 接受条件 电池外壳不发生致使内部原件暴露在外的物理变形 7 2 4 温度循环 A 要求 反复暴露在高低温中 不应引起着火或爆炸 B 测试按照下列过程进行 温度曲线如图1所示 单体电池或电池组完成充电后 按照下述过程在强制通风橱中承受温度循环 20 C 75 C 步骤1 将单体电池或电池组放置在75 C 2 C的环境温度下4h 步骤2 在30min内将环境温度降低到20 C 5 C 并保持最少2h 步骤3 在30min内将环境温度降低到 20 C 2 C 并保持4h 步骤4 在30min内环境温度上升到20 C 5 C 并保持至少2h 步骤5 重复上述步骤4个循环 步骤6 在第5次循环后 在至少有24h的恢复期间储存并检查电池 注 本次试验可以在一个温度可变的箱内进行 也可以在具有不同温度的3个箱内进行 C 接受准则 无起火 无爆炸 无泄漏 图1 温度循环曲线 7 3合理的可预见滥用 7 3 1 单体电池不正确安装 电芯 A 要求 将一个单体电池不正确安装在多个单体电池装置中 不应引起燃烧或爆炸 B 测试方法 在其中一个单体电池不正确安全的情况下对充电完成后的单体电池进行评估 4只相同品 牌 型号 尺寸 寿命的充满电的电芯串联在一起 其中一只反极性放置 形成的组合体通 过一个阻值为1 的电阻相连 直到泄压孔或极性反放的单体电池的温度回到室温为止 或 者 可以使用一个恒定的直流电源模拟单体电池反极性放置的情况 C 接受准则 不起火 不爆炸 7 3 2 外部短路 A 要求 正负极端子间短路不应引起着火或爆炸 B 测试方法 两组充满电的单体电池或电池组分别放置在20 C 5 C和55 C 5 C环境中 每 个单体电池或电池组用外电路总电阻80 20m 将正负极端子短路 单体电池或电池能短路 维持24小时或到外壳温度从最高温度降低20 二者取时间最短的 C 接受准则 不起火 不爆炸 7 3 3 自由跌落 A 要求 单体电池或电池组自由跌落 例如从台面顶部 不应引起着火或爆炸 B 测设方法 每个充满电的单体电池或电池组从1 0m高度自由跌落到水泥地面3次 单体电 池或电池组在跌落时 应保证每个随机方向均受到成冲击 测试完后 样品应当至少放置一 个小时后再进行视觉检查 C 接受准则 不起火 不爆炸 7 3 4 机械冲击 碰撞的危险性 A 要求 在运输和操作中遭受冲击时 不应引起着火 爆炸或泄漏 B 测试方法 充满电单体电池或电池组通过刚性的方法固定在测试机器上 该方法应能支 撑单体电池或电池组的所有固定表面 单体电池或电池组要承受等值的三次冲击 冲击应施 加于相互垂直的三个方向上 至少有一个方向应当垂直于水平面 单体电池或电池组承受的冲击的加速度应满足如下方式 在最初3ms内 最小平均加速度为 75g 峰值加速度应在125g和175g之间 单体电池或电池组应在20 5 的环境温度下进行 测试 测试完后 样品应放置至少一个小时后再进行视觉检查 C 接受准则 不起火 不爆炸 不泄漏 7 3 5 热误用 电芯 A 要求 较高温度不应引起着火或爆炸 B 测试方法 将每个充满电且在室温中稳定的单体电池放置自然对流或强制通风的烘箱中 烘箱温度以5 min 2 min的速率上升到130 2 在结束试验前 单体电池在次温度下 保持10min C 接受准则 不起火 不爆炸 7 3 6 单体电池的挤压 A 要求 单体电池经严重的挤压 例如在废物压实机中处理时 不应引起着火或爆炸 B 测试方法 每个充满电的单体电池放置于两平面间进行挤压 挤压由一个能施加13 kN 1 kN的液压活塞提供 挤压应选择能引起最不利结果的方式施加 一旦达到最大压力或电 压骤然降低了初始电压的1 3 应释放压力 圆柱性或方形单体电池的长轴应平行于压力机的挤压平面 为对方形单体电池的长边和窄边 都进行测试 应相对于第一组测试的方向 将单体电池绕长轴旋转90 后进行第二组测试 C 接受准则 不起火 不爆炸 7 3 7 低压力 A 要求 低压力 例如在运输途中 处于飞行器货舱中 不应引起着火或爆炸 B 测试方法 将充满电的单体电池放置在环境温度为20 5 的真空箱中 在箱体密封后 将箱内压力逐渐降低到等于或低于11 6kpa 这是模拟15240m的海拔高度 并保持6h C 接受准则 不起火 不爆炸 不泄漏 7 3 8 镍化学体系的过冲电 A 要求 以高于制造商指定的充电倍率和时间充电不应引起着火和爆炸 B 测试方法 完全放电的单体电池或电池组以2 5倍制造商推荐的充电电流充电 充电时间 以能产生250 的充电量 250 的额定容量 为准 C 接受准则 不起火 不爆炸 7 3 9 强制放电 电芯 A 要求 在多电芯的设备中单个电芯应当能承受极性的反接 且不会引起着火或爆炸 B 测试 一个完全放电的电芯能够承受1ItA的电流反充电90min C 接受条件 不起火 不爆炸 8详细要求和测试 锂系列 8 1 测试目的的充电过程 8 1 1 第一步 这个充电过程适用于除8 1 2中规定以外的任何条款 除非本规定另外声明 测试目的的充电过程需在外界温度20 C 5 C下进行 且使用制造 商声明的方法 充电前 电池应在20 C 5 C的环境温度下以0 2ItA充电恒流电流放电至规定的终止电压 8 1 2第二步 这个充电过程仅仅适用于8 3 1 8 3 2 8 3 4 8 3 5 和8 3 9 在高低温测试完个放置1 4小时稳定后 按照表格4中规定 一般是锂钴电池 电芯用充电 上限电压和最大充电电流冲电 直到充电电流减少到0 05ItA 用恒压源充电 表4 充电中的情形 上限充电电压 最大充电电流 充电最高温度 充电的最低限温度 4 25V 由电芯制造商规定 45 10 如果电芯被规定的最高或最低充电温度超过了表4中预估的最高或最低温度 那么这个 电芯可以充电 如果适合试验 应在规定预估中最高上限加5 和在最低的下限减5 电芯 应该满足条款8 3 1 8 3 2 8 3 4 8 3 5和8 3 9 还应提供一个合理的阐述确保电芯的 安全 注意 1 为了防止不同的上限充电电压 例除LiCoO系列是4 25V 可以根据条款8 3 1 8 3 2 8 3 4和8 3 5适当调整上限充电电压和上限充电温度 有一个合理的说明确保电芯 的安全 见图A 1 注意 2 新的化学系列可能并不会在标准中产生新的有效数字 警告 如果没有采取足够的预防 这些测试过程可能造成伤害 测试应在充分保护下有 资质和经验的技术人员承担 为防止燃烧 应仔细拿取这些电芯或电池 因为测试的结果可 能会使它们的外壳温度超过75 8 2 预期用途 8 2 1 恒流电压连续充电 电芯 A 要求 恒流电压连续充电不应引起着火或爆炸 B 测试 充完电的电芯应该按照生产厂家规定的充电7天 C 接受准则 无着火 无爆炸 无泄漏 8 2 2 高温外壳压力 A 要求 在高温使用中 电池内部的零件不应引起爆炸 B 测试 根据8 1 1中步骤一 满充电电池应该暴露在适当的高温中以评估外壳的完整性 电池放置在温度70 2 空气对流的烘箱中7小时后 拿出烘箱后恢复至室温 C 接受准则 外壳不能发生导致内部组件暴露的物理变形 8 3 合理的可预见滥用 8 3 1 外部短路 电芯 A 要求 在室温环境中电芯的正负极短外部短路不应引起着火或爆炸 B 测试 根据8 1 2的第二个步骤给每个电芯充满电 用一外部电阻80m 20m 的导线 连接电芯的正负极端使其外部短路 在试验中的电芯能维持24小时或外部温度下降到最高 温升值的20 满足其一即可 C 接受准则 无着火 无爆炸 8 3 2 外部短路 电池 A 要求 电池外部正负极短路不应引起着火或爆炸 B 测试 按照8 1 2中步骤二将每个电池充满电后贮存在环境温度55 5 中 用一外部电 阻80m 20m 的导线连接电芯的正负极端使其外部短路 在试验中的电芯能维持24小时 或外部温度下降到最高温升值的20 满足其一即可 然而 为了防止在短路中电流的迅速 减少 电池组应当在电流达到最终的低压状态后继续试验一小时 这种典型处于一种情形 电池组的每个电芯的电压在0 8v以下和在30min内电压减小到小于0 1v C 接受准则 无着火 无爆炸 8 3 3 自由跌落 a 要求 电池或电芯在跌落时 例如 从工作台的顶端 不应引起着火或爆炸 B 测试 自由跌落在环境温度20 5 下进行 按照8 1 1中的步骤一 每个电池处于满电 状态 每个满电的电池或电芯需要从高10m处跌落到水泥地板上 重复3次 电池或电芯在跌 落时应在随机的方向上都有一个冲击力 测试完后 电池或电芯应放置一小时 然后视觉检 查 C 接受准则 无着火 无爆炸 8 3 4 热滥用 电芯 A 要求 在极端的高温中不应引起着火或是爆炸 B 测试 根据8 1 2中的步骤二将每个电芯充满电后 放置在一个有引力或循环空气对流的 烘箱中 烘箱的温度以5 min 2 min速度升至130 2 电池需要放置在此环境中 10min 大电芯需要30min 试验终止 C 接受准则 无着火 无爆炸 8 3 5 挤压 电芯 A 要求 电芯在接受严厉的挤压后不应引起着火或是爆炸 B 测试 根据8 1 2中的上限充电温度 按照步骤二充电 每个充满电的电芯在室温环境中 可在两个平面之间直接移动和挤压 挤压的压力由一个可产生13KN 1KN液压的油缸提供 挤压过程可能会有不好的结果 一旦达到最大压力 或是有一个随机的电压下降至原始电压 的1 3 或是与原尺寸相比发生了10 的变形 即可释放压力 无论哪种情况先发生 那应当 标明应力该释放了 c 接受准则 不起火 不爆炸 8 3 6 过充电 A 要求 按照生产产商的说明书电池长时间充电不应引起起火或是爆炸 b 测试 试验应当在环境温度 20 5 中进行 每个测试电池应当以 0 2It 的恒流电流放电 至生产厂家的