可充电锂离子电池在便携产品中应用广泛,但它较为“娇气”,某品牌手机频繁发生电池爆炸事故,导致多国民航部门对其发布“封杀令”。锂离子电池能否满足标准要求,受到电池生产企业及终端用户的高度关注,锂电池对“产品的质量、产品的一致性、后续的维护成本”有很大的影响,其产品质量想要得到保证,就需要对锂电池进行检测。
1.锂电池检测项目
为了保证锂电池的安全,国内外机构组织制定了各种锂电池相应的安全检测标准,通用检测标准一般把检测项目分为以下四类:
1.电学测试:过充电、过放电、外部短路、强制放电等。
2.机械测试:挤压、针刺、冲击、振动、跌落等。
3.热测试:高低温循环、燃烧、微波加热等。
4.环境模拟:高空低气压模拟、盐雾试验等。
做挤压、针刺、冲击,振动、跌落、燃烧、高空低气压等测试都需要专业的电池检测试验机做测试,确保电池的安全性能,排查不合格电池,避免电池安全事故的发生。
2.锂电池检测国际标准
目前,应用得较为广泛的国际标准是国际电工委员会(IEC)的锂离子电池标准。根据各自的需求,国际航空运输协会(IATA)、联合国危险货物运输专家委员会及国际民用航空组织(ICAO)等机构,也制定了相关的锂离子电池运输安全标准,并得到广泛应用。此外,一些国家及组织,如美国保险商实验室(UL)、美国电气及电子工程师学会(EEE)和日本国家标准局(JIS)制定的关于锂离子电池的安全标准,也有广泛的影响。这些标准的检测项目相似,但是测试的条件则有所不同。
a)主要针对运输过程中的外部环境和机械振动
如UN38.3、IEC62281:2012等,通过高度模拟、温度试验、振动、冲击、外短路和撞击等测试项目,模拟锂离子电池在运输过程中可能发生的危险,对于锂离子电池在使用过程中的安全问题涉及较少。
b)主要针对设计和制造过程
如IEEE1625、IEEE1725等。以IEEE1725为例,标准将手机锂离子电池系统分为4个板块,即电芯、电池组、主机及电池充电器部分,全面明确地对电芯的设计、原材料、制造工艺和成品测试评估等进行了要求,为电芯乃至手机等通信产品的安全性提供可靠评估保障。上述标准主要针对电池的设计和制造过程,对于锂离子电池后期使用中的安全问题涉及不多。且诸如此类的IEEE锂离子电池标准,由于对象为不同设备中的锂离子电池的设计和制造,针对性较强,适用范围受到一定的限制。
c)主要针对锂离子电池电性能和安全性
如UL1642等,通过短路、不正常充电、强制放电试验挤压、撞击、冲击、振动、热滥用、温度循环、高空模拟试验及抛射体等测试项目,要求被测锂离子电池在试验过程中不起火、不爆炸、不漏液、不排气、不燃烧且包装不破裂。比较上述两类标准,此类标准的核心是锂离子电池的安全性,更注意温度导致的电池安全风险,但判定依据难以量化,只能用被测电池的爆炸、起火、冒烟、泄漏、砸裂和变形等来区分,不利于检出可能存在潜在危险的电池。
3.锂电池检测国内标准
a)GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》
该标准于2015年8月1日起正式实施,是关于便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求的首个强制标准,该标准在电气安全、环境安全、保护电路以及系统保护电路等方面对锂电池和电池组做出了安全要求。
该标准适用范围是便携式电子产品锂离子电池和电池组,明确了产品的总重量不超过18Kg。同时,也定义了用户可更换型电池组合非用户可更换型电池组,对这两种类型的电池和电池组有不同的测试项目和要求。
除了采纳多项国内外电池标准(如UL、UN、IEC等)中的成熟安全测试项目外,还对热滥用、外部短路、跌落、过充电等测试项目进行了修改完善,并补充了保护电路、标识耐久性等要求,特别是针对电池组的保护电路也提出了相应的安全要求和具体试验方法,应该说这是目前国内外对于便携式锂离子电池最为全面的一项安全标准。这也使得这项标准初颁布即引发行业的极大关注。
b)GB/T 18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》
该标准为推荐性国家标准。于2013年7月19日发布,并于2013年9月15日实施。中国质量认证中心(英文缩写CQC)同时发布新版移动通信及智能终端用锂离子电池产品安全认证规则CQC11– 464111 - 2013,替代CQC11 – 464111 - 2009。规定了移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组的术语和定义、要求、试验方法、质量评定及标志、包装、运输和储存。
c)其他标准GJB
单体电池测试18650锂电池为例,主要参考标准有GJB 4477-2002 锂离子蓄电池通用规范,GJB 2374A-2013 锂电池安全要求。测试项目如下:
1) 单体电池短路试验
2) 电池组预热试验
3) 单体电池火焰试验
4) 单体电池温度冲击试验
5) 单体电池强制放电试验
6) 单体电池过充电试验
7) 单体电池稳定性试验
8) 单体电池针刺试验
9) 单体电池枪击试验
附表国际国内锂离子电池标准
运输安全标准
1、UN 38.3, Part Ⅲ《关于危险货物运输的建议书—试验和标准手册》第三部分38.3节
2、IEC 62281:2004《运输途中原电池和二次锂电池及电池组的安全》
3、GB 21966-2008《运输途中原电池和二次锂电池及电池组的安全》
手机电池标准
4、GB/T 18287-2000《蜂窝电话用锂离子电池总规范》
5、YD 1268-2003《移动通信手持机锂电池及充电器的安全要求和试验方法》
6、YD/T 998-1999《移动通信手持机用锂离子电源及充电器》
7、YD/T 856-1996《移动通信手持机电源技术要求和试验方法》
国际国外电池标准
8、IEC 62133:2002《便携设备用密封蓄电池和蓄电池组的安全要求》
9、IEC 61959:2004《便携设备用密封蓄电池和蓄电池组的机械测试》
10、IEC 61960:2003《便携设备用二次锂电池和锂电池组》
11、UL 1642-2007《锂电池标准》
12、UL 2054-2006《家用和商用蓄电池组》
13、JIS C 811:2006《便携设备用锂离子电池》
14、JIS C 8712:2006<
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能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。