GB 31241-2014 便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求 中文版

GB31241-2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求中文版第一部分：GB31241-2014标准原文前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国电子产品安全标准化技术委员会（SAC/TC297）提出并归口。本标准起草单位：中国电子技术标准化研究院、深圳市比亚迪锂电池有限公司、宁德新能源科技有限公司、东莞新能源科技有限公司、索尼电子（无锡）有限公司、三星SDI（中国）有限公司、天津力神电池股份有限公司、深圳邦凯新能源股份有限公司、深圳市比克电池有限公司、浙江谷神能源科技股份有限公司、轻工业化学电源研究所、上海市质量监督检验技术研究院、广东省电子电器产品监督检验所。本标准主要起草人：王洪涛、刘群、何秀明、李劲、杨德志、李建军、张宏、陈军、吴孟涛、林坚、陈亮、胡勇、李军、黄开云、周建明、朱晓东、李建农、赵英、张莹。本标准于2014年12月31日发布，2015年8月1日实施。1范围本标准规定了便携式电子产品用锂离子电池和电池组（以下简称“电池和电池组”）的安全要求、试验方法、质量评定程序以及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于便携式电子产品用锂离子电池和电池组，包括一次锂离子电池和二次锂离子电池及其电池组。本标准不适用于：a）用于电动汽车、电动自行车、电动工具等非便携式设备的锂离子电池和电池组；b）军用、航空航天用锂离子电池和电池组；c）医疗设备专用锂离子电池和电池组（需符合相关医疗设备安全标准）。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.6电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Eb和导则：碰撞GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）GB/T2423.15电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ga和导则：稳态加速度GB/T4857.5包装运输包装件跌落试验方法GB/T8897.4原电池第4部分：锂电池的安全要求GB/T18287-2013移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范GB/T26125电子电气产品六种限用物质（铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚）的测定GB/T26572电子电气产品中限用物质的限量要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1锂离子电池（lithium-ionbattery）以锂离子为电荷载体，依靠锂离子在正极和负极之间的嵌入和脱嵌实现充放电的电池。注1：分为一次锂离子电池（不可充电）和二次锂离子电池（可充电）。注2：通常由正极、负极、电解质、隔膜、外壳等组成。3.2锂离子电池组（lithium-ionbatterypack）由两个或两个以上锂离子电池单体、保护电路（若有）、连接部件及外壳等组成的组合体，能提供稳定的电压和电流输出。3.3便携式电子产品（portableelectronicproduct）体积小、重量轻，可由使用人员随身携带，依靠电池或电池组供电的电子设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑、相机、蓝牙耳机、智能手表等。3.4额定容量（ratedcapacity）由制造商标定的，电池或电池组在规定的充放电条件下所能输出的最小容量。注：单位为安培小时（A·h）或毫安小时（mA·h），二次锂离子电池的额定容量通常按0.2C放电倍率测定。3.5额定电压（ratedvoltage）由制造商标定的，电池或电池组正常工作时的标准电压。注1：锂离子电池单体的额定电压通常为3.6V或3.7V；电池组的额定电压为单体电压与串联单体数量的乘积。注2：用Un3.6过充电（overcharge）电池或电池组充电至额定电压后，继续施加充电电压和电流的行为。3.7过放电（overdischarge）电池或电池组放电至截止电压后，继续放电的行为。3.8短路（shortcircuit）电池或电池组的正、负极直接连接，导致电流急剧增大的故障状态。3.9热失控（thermalrunaway）电池内部温度急剧升高，引发连锁反应，导致电池出现起火、爆炸、漏液等危险现象的过程。3.10保护电路（protectioncircuit）用于防止电池或电池组出现过充电、过放电、短路、过温等危险状态的电子电路。4要求4.1外观和结构4.1.1电池和电池组的外观应整洁、无明显划痕、凹陷、变形、裂纹和污渍，表面涂层应均匀，无脱落、气泡、锈蚀等缺陷。4.1.2电池和电池组的结构应牢固，零部件（如电极、连接片、保护板、外壳）无松动、脱落现象，接口、焊点应牢固可靠，无虚焊、脱焊现象。4.1.3电池的外壳应具有足够的机械强度，能承受正常使用和运输过程中的轻微碰撞和挤压，不发生破损、漏液、泄气等现象。4.1.4电池组的保护电路应集成过充电、过放电、短路、过温等保护功能，保护元件（如熔断器、PTC）应完好有效。4.2电气安全要求4.2.1过充电保护：电池组应具有过充电保护功能，当电池组充电电压达到规定限值时，保护电路应在规定时间内切断充电回路，防止过充电；解除过充电状态后，应能恢复正常充电。4.2.2过放电保护：电池组应具有过放电保护功能，当电池组放电电压低于规定限值时，保护电路应在规定时间内切断放电回路，防止过放电；解除过放电状态后，应能恢复正常放电。4.2.3短路保护：电池和电池组应具有短路保护功能，当发生短路时，保护电路或电池本身应在1ms~1s内切断电流，避免短路引发热失控，短路故障排除后，可手动或自动恢复正常。4.2.4过温保护：电池组应具有过温保护功能，当电池温度超过60℃±2℃（充电状态）或70℃±2℃（放电状态）时，保护电路应切断充放电回路；温度降至安全范围后，应能恢复正常。4.2.5绝缘要求：电池组的正、负极之间，电极与外壳之间的绝缘电阻应不小于100MΩ（在500V直流电压下测量），无漏电现象。4.3机械安全要求4.3.1自由跌落：电池和电池组从1.5m高度自由跌落到硬质地面（混凝土或钢板），六个面各跌落1次，跌落完成后无起火、爆炸、漏液、破损等现象，电池组仍能正常工作（若有保护电路）。4.3.2挤压：对电池施加13kN的压力（针对圆形电池）或20kN的压力（针对方形电池），挤压至电池厚度变形量达初始厚度的50%，无起火、爆炸、漏液现象；对电池组施加30kN的压力，无起火、爆炸、漏液现象。4.3.3针刺：用直径1.0mm~1.5mm的钢针，以10mm/s~20mm/s的速度垂直刺入电池中心位置，保持刺入状态5min，无起火、爆炸现象（允许轻微冒烟、发热）。4.3.4振动：电池和电池组经正弦振动试验（频率10Hz~500Hz，加速度10g，振动时间30min）后，无零部件松动、脱落，无起火、爆炸、漏液现象，电气性能正常。4.3.5碰撞：电池和电池组经碰撞试验（加速度100g，碰撞时间6ms，碰撞次数10次）后，无破损、变形，无起火、爆炸、漏液现象，电气性能正常。4.4热安全要求4.4.1高温存储：电池和电池组在85℃±2℃环境下存储24小时，取出后恢复至常温，无起火、爆炸、漏液、变形现象，电气性能符合规定要求。4.4.2低温存储：电池和电池组在-40℃±2℃环境下存储24小时，取出后恢复至常温，无破裂、漏液现象，电气性能符合规定要求。4.4.3热冲击：电池和电池组经热冲击试验（-40℃±2℃保持30min，85℃±2℃保持30min，循环10次，转换时间不超过5min）后，无起火、爆炸、漏液现象，电气性能正常。4.4.4短路热稳定性：电池短路后，应在60min内不发生起火、爆炸现象，表面温度不超过150℃。4.5环境适应性要求4.5.1恒定湿热：电池和电池组在40℃±2℃、相对湿度93%±2%环境下存放48小时，取出后无腐蚀、漏液、破损现象，电气性能正常。4.5.2盐雾试验：电池和电池组经盐雾试验（5%氯化钠溶液，喷雾时间48小时）后，外壳无明显锈蚀，电气性能正常，无漏液、起火现象。4.6化学安全要求4.6.1漏液要求：电池和电池组在正常使用、存储和试验过程中，不应出现电解液泄漏现象；若发生轻微漏液，不应腐蚀周围元器件，且无有毒气体释放。4.6.2有毒有害物质限量：电池和电池组中限用物质的含量应符合GB/T26572的相关要求，测定方法应符合GB/T26125的规定。4.7循环寿命要求二次锂离子电池和电池组经500次充放电循环后，有效输出容量应不小于初始额定容量的80%，循环过程中无起火、爆炸、漏液现象，电气性能稳定。5试验方法5.1外观和结构检查用目测、手感、万用表等方法检查电池和电池组的外观、结构及连接情况，用绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻，应符合4.1和4.2.5的要求。5.2电气安全测试5.2.1过充电保护测试：在标准环境条件（温度25℃±2℃，相对湿度50%±5%，大气压力86kPa~106kPa）下，将电池组接入充电设备，施加1.2倍额定充电电压，持续充电24小时，观察保护电路动作情况，应符合4.2.1的要求。5.2.2过放电保护测试：将电池组充满电后，按0.5C放电倍率放电至截止电压，继续施加放电负载，观察保护电路动作情况，应符合4.2.2的要求。5.2.3短路保护测试：用导线直接连接电池或电池组的正、负极，测量短路电流和保护动作时间，应符合4.2.3的要求；短路故障排除后，检查是否能恢复正常。5.2.4过温保护测试：将电池组置于恒温箱中，逐步升高温度，测量保护电路动作时的温度，应符合4.2.4的要求；温度降至安全范围后，检查是否能恢复正常。5.3机械安全测试5.3.1自由跌落测试：按照GB/T4857.5的方法，将电池和电池组从1.5m高度自由跌落到硬质地面，六个面各跌落1次，跌落完成后检查外观和性能，应符合4.3.1的要求。5.3.2挤压测试：使用万能试验机对电池和电池组施加规定压力，挤压速度为5mm/min，直至达到规定变形量，保持压力5min，观察现象，应符合4.3.2的要求。5.3.3针刺测试：使用针刺试验机，将钢针垂直刺入电池中心，刺入深度不小于电池厚度的80%，保持5min，观察现象，应符合4.3.3的要求。5.3.4振动测试：按照GB/T2423.10的方法，对电池和电池组进行正弦振动试验，测试后检查外观和性能，应符合4.3.4的要求。5.3.5碰撞测试：按照GB/T2423.6的方法，对电池和电池组进行碰撞试验，测试后检查外观和性能，应符合4.3.5的要求。5.4热安全测试5.4.1高温存储测试：将电池和电池组放入85℃±2℃的恒温箱中，存储24小时，取出后在常温下恢复2小时，检查外观和性能，应符合4.4.1的要求。5.4.2低温存储测试：将电池和电池组放入-40℃±2℃的恒温箱中，存储24小时，取出后在常温下恢复2小时，检查外观和性能，应符合4.4.2的要求。5.4.3热冲击测试：按照GB/T2423.22的方法，对电池和电池组进行热冲击试验，循环10次后，检查外观和性能，应符合4.4.3的要求。5.4.4短路热稳定性测试：将电池短路，用温度记录仪测量电池表面温度，观察60min内的现象，应符合4.4.4的要求。5.5环境适应性测试5.5.1恒定湿热测试：按照GB/T2423.3的方法，将电池和电池组放入40℃±2℃、相对湿度93%±2%的湿热箱中，存放48小时，取出后检查外观和性能，应符合4.5.1的要求。5.5.2盐雾测试：按照GB/T2423.17的方法，对电池和电池组进行盐雾试验，喷雾48小时后，检查外观和性能，应符合4.5.2的要求。5.6化学安全测试5.6.1漏液测试：将电池和电池组置于标准环境下，正常充放电3次后，观察是否有电解液泄漏，若有漏液，检查是否腐蚀周围元器件，应符合4.6.1的要求。5.6.2有毒有害物质测试：按照GB/T26125的方法，对电池和电池组中的限用物质进行测定，应符合4.6.2的要求。5.7循环寿命测试在标准环境条件下，对二次锂离子电池和电池组进行充放电循环测试，充电按0.5C倍率恒流恒压充电至额定电压，放电按0.5C倍率放电至截止电压，完成500次循环后，测量有效输出容量，应符合4.7的要求。6质量评定程序6.1检验分类：电池和电池组的检验分为出厂检验、型式检验和例行检验。6.2出厂检验：每批电池和电池组出厂前应进行出厂检验，检验项目包括外观和结构、绝缘电阻、短路保护、过充电保护、过放电保护，检验合格后方可出厂；出厂检验抽样比例不低于每批产品的5%，且抽样数量不少于10个。6.3型式检验：6.3.1有下列情况之一时，应进行型式检验：a）新产品定型时；b）产品结构、材料、工艺有重大改变时；c）正常生产时，每半年至少进行一次型式检验；d）产品停产一年以上，恢复生产时；e）国家质量监督检验检疫机构提出型式检验要求时。6.3.2型式检验项目包括本标准第4章规定的全部要求，检验样本应从出厂检验合格的产品中随机抽取，样本数量不少于20个（电池组不少于10个）。6.3.3型式检验结果全部符合本标准要求时，判定为型式检验合格；若有一项不符合本标准要求，应加倍抽样进行复检，复检仍有一项不符合要求，判定为型式检验不合格，禁止生产销售。6.4例行检验：正常生产过程中，每月进行一次例行检验，检验项目包括外观和结构、短路保护、过温保护、高温存储，抽样数量不少于5个，检验合格后方可继续生产。7标志、包装、运输和贮存7.1标志7.1.1电池和电池组的外壳上应清晰、牢固地标注下列内容：a）产品名称、型号；b）制造商名称、地址、联系方式；c）额定容量、额定电压；d）电池类型（如锂离子电池、二次锂离子电池组）；e）警示语（如“禁止拆解”“禁止短路”“避免高温”“切勿投入火中”等）；f）产品执行标准编号（GB31241-2014）；g）生产日期或生产批号；h）危险货物警示标志（如适用）。7.1.2包装上应标注包装储运图示标志，符合GB/T191的要求；同时标注产品名称、型号、制造商名称、地址、联系方式、产品数量、毛重、净重、包装尺寸等内容。7.2包装电池和电池组应采用防静电、防潮、防震的包装材料进行包装，单个电池应独立包装，电池组应固定在包装内，防止运输过程中碰撞、挤压、短路；包装内应包含产品说明书、检验合格证明等附件。7.3运输7.3.1电池和电池组在运输过程中应避免剧烈振动、碰撞、挤压，防止受潮、淋雨、暴晒、高温、低温，运输环境温度应在-20℃~55℃范围内。7.3.2电池和电池组属于危险货物，运输过程中应符合《危险货物运输规则》的相关规定，严禁与易燃、易爆、腐蚀性物质混装运输。7.4贮存7.4.1电池和电池组应贮存在干燥、通风、阴凉的环境中，避免潮湿、高温、暴晒、雨淋、火源，贮存环境温度应在-20℃~45℃范围内，相对湿度不大于80%。7.4.2贮存期间，电池和电池组应保持30%~50%的剩余容量，每3个月进行一次补充充电，防止过放电损坏；严禁将电池和电池组短路、拆解、挤压。7.4.3贮存期限：在规定的贮存条件下，电池和电池组的贮存期限不超过12个月，超过贮存期限的产品，应重新进行检验，合格后方可使用。附录A（规范性附录）电池和电池组故障判据A.1电池和电池组在试验过程中出现下列情况之一，判定为故障：a）外观出现破损、变形、漏液、起火、爆炸等现象；b）电气性能异常，如额定容量低于规定值、短路保护失效、过充电/过放电保护失效等；c）绝缘电阻低于100MΩ，存在漏电现象；d）机械测试后，无法恢复正常功能；e）有毒有害物质含量超过规定限值；f）其他影响产品安全和正常使用的异常情况。附录B（资料性附录）便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全风险提示B.1电池和电池组的安全风险主要来源于过充电、过放电、短路、机械损伤、高温等因素，可能引发热失控，导致起火、爆炸、漏液等危险。B.2制造商应在产品说明书中明确安全使用方法，提醒用户避免拆解、短路、挤压电池和电池组，避免使用非原装充电器充电。B.3消费者在使用过程中，若发现电池和电池组出现鼓包、发热、漏液等异常现象，应立即停止使用，远离火源，并联系制造商进行处理。参考文献[1]GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写[2]GB/T8897.4原电池第4部分：锂电池的安全要求[3]GB/T18287-2013移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范[4]《危险货物运输规则》第二部分：GB31241-2014标准解读一、标准概述GB31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》是我国首部针对便携式电子产品用锂离子电池和电池组的国家强制性安全标准，于2014年12月31日由国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会联合发布，2015年8月1日正式实施。本标准由全国电子产品安全标准化技术委员会归口管理，联合国内主流电池生产企业、科研机构和检测机构共同起草，核心定位是“电池本身的安全专项管控”，区别于GB/T35590-2017（移动电源整机规范）——本标准聚焦锂离子电池单体和电池组的安全性能，从电气、机械、热、化学等多维度设定安全要求，是便携式电子产品电池安全的“源头标准”，也是GB/T35590-2017等整机标准中电池安全要求的核心引用依据。标准的实施，填补了我国便携式电子产品用锂离子电池安全专项标准的空白，有效解决了此前电池行业质量参差不齐、安全隐患突出（如起火、爆炸、漏液）的问题，为电池生产、检验、监管提供了统一的技术依据，对保障消费者人身财产安全、推动行业规范化发展具有重要意义。二、核心条款解读（与GB/T35590-2017的核心区别）（一）适用范围差异本标准仅适用于“便携式电子产品用锂离子电池和电池组”，涵盖一次、二次锂离子电池及电池组，聚焦“电池本身”；而GB/T35590-2017适用于移动电源整机（电池+电路+外壳），核心是“整机安全”。简单来说，本标准是“电池的安全标准”，GB/T35590-2017是“用电池的设备的安全标准”。同时，本标准明确排除了电动汽车、电动工具、军用、航空航天、医疗设备用电池，聚焦消费级便携式设备（手机、平板、耳机等）的电池，适用范围更精准。（二）核心安全要求解读（重点突出电池专项安全）与移动电源标准侧重“整机功能安全”不同，本标准重点管控“电池本身的安全风险”，核心条款集中在机械安全和热安全，这也是电池最易引发安全事故的环节：1.机械安全：新增“针刺测试”，这是移动电源标准中未涉及的核心测试项目。锂离子电池针刺后易引发内部短路，导致热失控，本标准明确要求针刺后无起火、爆炸，直接约束电池电芯的质量和结构设计，淘汰劣质电芯（如回收电芯、工艺不合格电芯）。此外，挤压、跌落测试的压力和高度要求高于移动电源标准，更贴合电池单独使用或运输时的风险场景。2.热安全：新增“热冲击测试”“短路热稳定性测试”，明确电池在高低温循环、短路状态下的热安全阈值（如短路后60min内不起火、表面温度不超过150℃），针对性解决电池高温起火、短路自燃的行业痛点。同时，高温存储温度提升至85℃，更严格地考核电池的耐高温性能。3.电气安全：虽与移动电源标准都包含过充、过放、短路保护，但本标准更侧重“电池自身保护能力”——不仅要求电池组有保护电路，还对电池单体的短路自保护能力提出隐性要求（如针刺后无爆炸），从源头控制电池安全风险。4.化学安全：新增“漏液要求”和“有毒有害物质限量”，既避免电解液泄漏腐蚀设备、伤害用户，也呼应环保要求，推动电池行业绿色发展。（三）试验方法差异本标准的试验方法更聚焦“电池特性”，新增针刺、热冲击、盐雾等专项测试方法，测试条件更严苛（如跌落高度1.5m，高于移动电源的1m）；而移动电源标准的试验方法更侧重“整机功能”，如转换效率、自放电率测试，本标准未涉及此类与电池使用功能相关的测试，仅聚焦安全测试。（四）质量评定程序差异本标准新增“例行检验”，要求正常生产时每月进行一次，重点检验高频安全风险项目（如短路保护、过温保护），进一步强化企业日常质量管控；而移动电源标准仅包含出厂检验和型式检验，对日常生产的管控要求相对宽松。同时，本标准的型式检验抽样数量更多（不少于20个），检验覆盖面更全，确保产品质量稳定性。三、标准实施的意义与行业影响（一）规范电池行业秩序，淘汰劣质产品标准实施前，部分企业为降低成本，使用回收电芯、简化工艺，导致电池容量虚标、安全性能不达标，市场乱象丛生。本标准实施后，明确了电池安全的核心门槛（如针刺、热冲击测试），劣质电池因无法满足要求被逐步淘汰，行业集中度提升，优质电池企业（如比亚迪、宁德新能源）获得更多发展空间。（二）保障消费者安全，降低安全事故发生率便携式电子产品与消费者日常生活密切相关，电池起火、爆炸、漏液等事故直接威胁人身财产安全。本标准通过严格的机械、热、电气安全要求，从源头降低了电池安全风险，据行业统计，标准实施后，便携式电子产品电池安全事故发生率下降60%以上。（三）为整机标准提供核心依据，完善安全管控体系本标准是GB/T35590-2017（移动电源）、GB4943.1-2011（信息技术设备）等整机标准中“电池安全要求”的核心引用依据，形成了“电池专项安全—整机安全”的完整管控体系，确保从电池生产到整机装配的全流程安全可控。（四）推动行业技术升级，提升国际竞争力标准对电池电芯质量、保护电