首页>新闻动态>行业资讯

锂电池新旧版标准大不同

发布者:【浩博电池资讯】   发布时间:2025-05-15 15:05:09   点击量:218

锂离子电池检测标准2013版与2000版对比解析

李秦涛

1   引言

近年来,移动通讯类产品变化日新月异,手机更新换代频繁,手机电池质量参差不齐。随着需求的变化,锂离子电池技术水平也发生了很大改变,其适用范围逐步扩大,原版锂电池国家标准GB/T 18287-2000无论在检验方法和手段上都已不适应现代锂电池产品的性能安全要求。


为适应现代锂电池行业的变革,保证我国锂离子电池产业的健康发展。2013年7月19日,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》GB/T 18287-2013新国标。新标准正式取代原版锂离子电池国标GB/T 18287-2000,并于2013年9月15日正式实施。


此次发布的新国标中对移动电话用锂离子蓄电池及电池组的测试方法和检验手段重新进行了较大修改。本文重点对新旧2个标准之间的差异进行较为详细的解读。


2   适用范围差异

2000版标准适用范围:适用于蜂窝电话用锂离子电池。


2013版标准适用范围:适用于移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组,其他移动通信终端产品用锂离子电池及电池组可参照执行。例如手机电池、平板电脑电芯、可穿戴式设备用电池、移动智能终端用电池及各种移动电源等。


这个变化使标准适用范围从手机电池扩大至移动通讯类产品,对于移动电源类产业发展有规范和促进的作用。


3   术语和定义差异

2013版标准比2000版增加了9个术语和定义,如表1所示(其中C为充放电倍率,1C指的是标称容量等值的电流):

表1    2013版术语和定义增加部分

章节号

术语

定义

3.1

蓄电池 cell

直接将化学能转化为电能的基本单元装置,包括电极、隔膜、电解质、外壳和极端等,并被设计成可充电。

3.2

蓄电池组 battery

由一个或多个蓄电池及附件组合而成的组合体,并可以直接作为电源使用。

3.5

参考试验电流reference test current

参考试验电流用ItA表示,ItA=C5Ah/1h

3.6

回复容量

recovery capacity

根据制造商的要求,在规定的温度、时间下电池或电池组放电后进行充电,并再次放电的容量。

3.9

泄露 leakage

电解质、气体或其他物质从电池中意外逸出。

3.10

泄气 venting

电池或电池组中内部压力增加时,气体通过预先设计好的防爆装置释放出来。

3.11

破裂 rupture

由于内部或外部因素引起电池外壳或电池组壳体的机械损伤,导致内部物质暴露或溢出,但没有喷出。

3.12

起火 fire

电池或电池组有可见火焰。

3.13

爆炸 explosion

电池或电池组的外壳猛烈破裂导致主要成分抛射出来。


新版标准中,蓄电池和蓄电池组已经明确区分开。其他术语,比如:参考试验电流、泄露、起火等术语和定义参照了国际通用标准,符合目前国内锂离子行业的需求。


4   试验方法与要求变化

4.1  试验环境条件差异

2013版在总的环境温度要求上与2000版相同,是20℃±5℃。相对湿度的总要求,从旧版的“45%~75%”改为新版的“不大于75%”。这可能是考虑在现实环境中低于45%的相对湿度未对电池测量结果造成影响,所以对湿度的要求放宽了。


新标准在具体项目中(主要集中在电性能测试项目),例如:不同电流放电、高低温放电、荷电保持、循环寿命等,都要求环境温度为23℃±2℃。这应该是考虑到电池的电性能测试结果受环境温度的影响比较大。在环境温度上要求严格,有利于减小温度对测试结果的影响。


4.2  试验项目变化

相比旧版GB/T 18287-2000标准,2013版标准在内容和技术上主要有以下几个方面变化:


◆对低温放电、自由跌落、循环寿命、过充电保护、重物冲击、热滥用、过充电、短路等检验项目进行了修改。


◆取消了碰撞试验。


◆增加了ESD(静电放电)、内阻、低气压、高温下模制壳体应力、强制放电、机械冲击、温度循环等检验项目。


(1)低温放电

新标准中取消了-20℃低温放电测试,统一进行-10℃低温放电测试,且低温的保持时间从16~24小时缩短到4小时,提高了测试效率。如表2所示:

表2    低温放电项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.2.4 电池或电池组按5.3.2.5规定进行试验,放电时间应不低于3小时。

4.4 电池在-20±2下按5.3.4规定进行放电,放电时间应不低于3小时,电池外观应无变形、无爆裂。

对聚合物锂离子电池,电池在-10±2下按5.3.5规定进行放电,放电时间应不低于3.5小时,电池外观应无变形、无爆裂。

5.3.2.5 电池或电池组按5.3.2.1规定充电,将电池或电池组放入-10±2的低温箱中恒温4小时后,以0.2ItA电流放电至终止电压,放电时间应符合4.2.4的要求。

5.3.4 低温性能

电池按5.3.2.2规定充电结束后,将电池放入-20±2的低温箱中恒温16~24小时后,以0.2C5A电流放电至终止电压,放电时间应符合4.4的规定。该试验结束后,将电池取出在环境温度20±5的条件下搁置2小时,然后目测电池外观,应符合4.4的规定。

对聚合物锂离子电池,电池按5.3.2.2规定充电结束后,将电池放入-10±2的低温箱中恒温16~24小时后,以0.2C5A电流放电至终止电压,放电时间应符合4.4的规定。该试验结束后,将电池取出在环境温度20±5的条件下搁置2小时,然后目测电池外观,应符合4.4的规定。


(2)循环寿命

新版标准的循环寿命项目区分了电池和电池组。电池和电池组的循环寿命要求分别为400次和300次。


寿命测试方法从旧标准的1It充放电改成新标准的50次充放电一个大循环,用0.2It放电一次。如表3所示:

表3    循环寿命项目差异

GB/T 18287-2013要求

GB/T 18287-2000要求

4.2.7 电池或电池组按5.3.2.8规定进行试验,电池的循环寿命应不低于400次,电池组的循环寿命应不低于300次。

4.6 循环寿命

电池按5.3.6规定进行试验,循环寿命应不低于300次。

5.3.2.8 试验应在23±2的环境温度下进行,试验过程中,每50次循环做一次容量检查,电池或电池寿命以50的倍数表示,步骤按下表进行。重复进行1次~50次循环,充放电之间搁置0.51小时,直至任一个第50次循环放电时间低于3小时时,按照第50次循环的规定再进行一次循环,如果放电时间仍然低于3小时时,则认为寿命终止。电池的循环寿命应符合4.2.7的要求。

循环次数   充电放电充电电流充电限制电压截止电流放电电流放电电压1~49制造商规定制造商规定0.1ItA制造商规定制造商规定500.2ItA制造商规定0.02ItA0.2ItA制造商规定

5.3.6 寿命循环

5.3.6.1 电池循环寿命试验应在环境温度20±5的条件下进行。

5.3.6.2 在环境温度20±5的条件下,以1C5A充电,当电池端电压达到充电限制电压时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于20mA,停止充电,搁置0.51小时,然后以1C5A电流放电至终止电压,放电结束后,搁置0.51小时,再进行下一次充放电循环,直至连续两次放电时间小于36分钟,则认为寿命终止。电池的循环寿命应符合4.6规定。


(3)内阻

电池内阻是电池测试时常用的检测项目,大部分内阻测试仪都是对电池的交流内阻进行测量。新标准对电池组的交流内阻提出了要求,并列出测试方法。如表4所示:

表4    内阻项目差异

GB/T 18287-2013要求

GB/T 18287-2000要求

4.2.8 电池组按5.3.2.9规定进行试验,电池组的内阻应不大于制造商的规定。

无此试验。

5.3.2.9 电池组的内阻一般用交流法进行测试。在试验之前,电池组应当以0.2ItA放电至终止电压。电池组按照5.3.2.1规定充电后,在23±2的环境温度下搁置14小时。电池组应当在23±2的环境温度下测量内阻。

23±2的环境温度下,在频率为1.0kHz±0.1kHz时,测量1s5s内的电压有效值Ua和电流有效值Ia

交流内阻阻值为:Rac=Ua/Ia

式中:Rac——交流内阻阻值,单位为欧姆(Ω);

Ia——交流电流有效值,单位为安培(A);

Ua——交流电压有效值,单位为伏特(V)。

电池组内阻应符合4.2.8的规定。

1:交流电压峰值应低于20mV

2:本方法主要测试频率一定时电池组的阻抗。

新标准的内阻项目参照了IEC61960-2011国际标准中交流内阻测试的方法。


(4)ESD(静电放电)

锂离子电池在组合后配有保护板,用来保证电池安全使用。静电放电有可能对电池组中的元件造成损害。新标准对电池组的ESD测试提出了要求,如表5所示:

表5    ESD项目差异

GB/T 18287-2013要求

GB/T 18287-2000要求

4.3.1 电池组按5.3.3.1规定进行试验,电池组所有功能正常。

无此试验。

5.3.3.1 本试验测试电池组在静电放电下的承受能力。按GB/T 17626.2的规定对电池组每个端子或者电路板的输出端子进行±4kV接触放电测试各5次和±8kV空气放电测试各5次,每两次放电测试之间间隔1分钟。

电池组应符合4.3.1的要求。

新标准的ESD项目参照了IEC61960-2011国际标准中静电放电项目。


(5)自由跌落

新版标准的自由跌落项目区分了电池和电池组,增加了对跌落后开路电压的要求。


其中电池跌落的跌落面材料从硬木板变成了混凝土板。电池组的跌落高度为1.5m,区别于电池的1m。如表6所示:

表6    自由跌落项目差异

GB/T 18287-2013要求

GB/T 18287-2000要求

4.3.4 电池或电池组按5.3.3.4规定进行试验,开路电压应不低于90%的初始电压,应不泄漏、不起火和不爆炸。该试验不适用于聚合物电池和用户不可更换型电池组,但适用于聚合物电池组。

4.7.4 电池按5.3.7.4规定进行试验,电池应不漏液、不冒烟、不爆炸,能插入蜂窝电话,锁扣可靠;放电时间应不低于51分钟。

5.3.3.4 电池或电池组按5.3.2.1规定充电,搁置14小时后进行测试:

a)将电池按1m的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上。电池每个面各跌落一次,共进行六次试验,电池应符合4.3.4要求。

b)将电池组按1.5m的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上。电池组每个面各跌落一次,共进行六次试验,电池组应符合4.3.4要求。

5.3.7.4 电池按5.3.7.3规定试验结束后,将电池样品由高度(最低点高度)为1 000mm的位置自由跌落到置于水泥地面上的18mm20mm厚的硬木板上,从XYZ正负方向(六个方向)每个方向自由跌落1次。

自由跌落结束后,将电池以1C5A电流放电至终止电压。然后按5.3.2.4规定进行充放电循环,至放电时间符合4.7.4的规定,即可终止充放电循环,充放电循环次数应不多于3次。

新标准的自由跌落项目比国际标准要求更全面、更严格。


(6)低气压

新标准中增加了低气压项目。如表7所示:

表7    低气压项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.3.5 电池按5.3.3.5规定进行试验,应不泄漏、不泄气、不破裂、不起火和不爆炸。

无此试验。

5.3.3.5 电池按5.3.2.1规定充电,将其搁置在真空箱中。真空箱密闭后,逐渐减少其内部压力至不高于11.6kPa(模拟海拔15   240m)并保持6小时,电池应符合4.3.5的要求。

低气压测试一般用来评测电池在高空中的安全性能。该项目参照了国际标准UN38.3、UL1642中的高度模拟(低压)试验。


(7)高温下模制壳体应力

新标准中增加了高温下模制壳体应力项目,如表8所示:

表8    高温下模制壳体应力项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.3.6 电池组按5.3.3.6规定进行试验,外壳不能发生导致内部组成暴露的物理形变。

无此试验。

5.3.3.6 电池组按5.3.2.1规定充电,将电池组放在70±2的鼓风恒温箱中搁置7小时,然后取出电池组并恢复至室温,电池组应符合4.3.6的要求。

高温下模制壳体应力项目一般用来评测电池组短时间处于高温环境中的安全性能。该项目参照了国际标准IEC62133-2012中的高温下模制壳体应力项目。


(8)过充电保护

过充电保护项目中,过充时间从旧标准的“8小时”变为新标准的“7小时”,如表9所示:

表9    过充电保护项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.4.1 电池组按5.3.4.2规定进行试验,应不泄漏、不泄气、不破裂、不起火和不爆炸。

4.8.1 电池组按5.3.8.1规定进行试验,应不爆炸、不起火、不冒烟或漏液。

5.3.4.2 电池组按5.3.2.1规定充电,电源电压设定为2倍的标称电压,电流设定为2ItA的外接电流,用电源持续给电池组加载7小时,电池组应符合4.4.1的要求。

5.3.8.1 电池组按5.3.2.2规定充电结束后,用恒流恒压源持续给电池加载8小时,恒流恒压源电压设定为2倍的标称电压,电流设定为2C5A的外接电流,电池应符合4.8.1规定的要求。


(9)重物冲击

新标准的重物撞击项目参照了国际标准UN38.3和UL1642-2012的撞击项目内容,与国际标准接轨。如表10所示:

表10    重物冲击项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.5.1 电池按5.3.5.2规定进行试验,应不起火和不爆炸。

4.9.1 电池按5.3.9.1规定进行试验,应不起火、不爆炸。

5.3.5.2 电池放置于一平面上,并将一个Ф15.8mm±0.2mm的钢柱置于电池中心,钢柱的纵轴平行于平面,让重量9.1kg±0.1kg的重物从610mm±25mm方的高度自由落到电池中心上,测试完毕观察6小时。电池在接受冲击试验时,其纵轴要平行于平面,垂直于钢柱的纵轴。每只电池只能接受一次冲击试验,电池应符合4.5.1的要求。

5.3.9.1 电池放置于冲击台上,将10kg重锤自1m高度自由落下,冲击已固定在夹具中的电池(电池的面积最大的面应与台面垂直),电池允许发生变形,但应符合4.9.1的要求。

注:电池宽边进行重物冲击。


(10)热滥用

热滥用项目中:温度从旧标准的150℃±2℃变为新标准的130℃±2℃。如表11所示:

表11    热滥用项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.5.2 电池按5.3.5.3规定进行试验,应不起火和不爆炸。

4.9.2 电池按5.3.9.2规定进行试验,应不起火、不爆炸。

5.3.5.3 电池放置于热箱中,温度以(5±2/分钟的速率升温至130±2并保温30分钟。试验结束后,电池应符合4.5.2的要求。

5.3.9.2 电池放置于热箱中,温度以(5±2/分钟的速率升温至150±2并保温30分钟,电池应符合4.9.2的要求

该项目参照了国际标准UL1642-2012和IEC62133-2012标准的热冲击项目。


(11)过充电

过充电项目中:充电电压从“10V”变为“制造商规定,但不低于4.6V”。

充电截止条件从“电池电压为n×10V,电流降到接近到0A;或者电池温度下降到比峰值低10℃”变为“电池持续充电时间达到7小时;或电池温度下降到比峰值低20%”。如表12所示:

表12    过充电项目差异

GB/T   18287-2013要求

GB/T   18287-2000要求

4.5.3 电池按5.3.5.4规定进行试验,应不起火和不爆炸。

4.9.3 电池按5.3.9.3规定进行试验,应不起火、不爆炸。

声明: 本网站所发布文章,均来自于互联网,不代表本站观点,如有侵权,请联系删除。

#
  • 安全
  • 可靠
  • 环保
  • 高效
  • 高性能

    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

  • 高安全

    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。

  • 高可靠

    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。