IEC62133测试项目

Last Updated: 2018-06-12

1. 普通安全性的考虑

IEC62133标准的第二章节对电芯和电池的普通安全性的考虑作出了详细的解释,并考虑到在预期使用和合理可预见的误用两种应用条件下电芯和电池应当都是安全的。即电芯或电池在误用时可能功能失败,但不应当有明显的危害;而电芯或电池在预期使用时不仅应当是安全的,而且能够继续各方面的功能。本标准中考虑的潜在危险因素主要包括:起火、爆炸、电芯电解液泄漏、泄气、外部温度过高引起的燃烧、暴露内部元件的电池外壳的破裂。

2. 型式测试

第三章规定了型式测试的条件和样品数量要求。每个测试都是用三个或五个一组电芯或电池来进行测试,而且每个测试都需用新的样品。为了保证测试的一致性,测试用的电芯和电池样品制造时间不超过三个月。除非另行规定,测试在20±5°C的环境温度中进行。

3. 测试要求和条件

标准的第四章作为核心的测试章节,共列出了十四项测试,预期使用条件下的测试为4项,合理可预见的误用条件下的测试为11项。其中针对镍系和锂系电芯/电池各为12项,预期使用条件的测试4项,合理可预见的误用条件下测试各9项。依据4.1章节规定的样品预处理为充电以前,电池在20±5°C、0.2 It的恒流放电到规定终止电压,然后在20±5°C用制造商声称的充电方法进行充电(除非标准另有规定)。

现在就电池制造商和电池买家关心的或其他测试标准里极少提及的几项测试作一个详细的分析和解释:

4.2.1章节的“连续低倍率充电”是模拟电池在正常使用过程中长期放置于充电器里未取的情况而设计的一个测试。此测试要求充满电的电芯以制造商规定的电流连续充电28天。镍系电芯判定标准为不起火、不爆炸;而锂系电芯判定标准为不起火、不爆炸、不泄漏,比镍系电芯多了一个“不泄漏”要求。这个测试是最早在IEC 62133中提出的,北美标准UL 1642里没有此测试要求,修改采用了IEC 62133的日本标准JIS C 8712:2006《含碱性或其他非酸性的电芯和电池 便携装置用密封电芯和电池的安全要求》中保留了此项测试。

4.3.2章节的“外部短路测试”,要求将两组充满电的电芯或电池分别搁置在20±5°C和55±5°C的环境温度中,用外部总阻值不高于100 mΩ的电阻将每只电芯或电池短路。满足下列任意条件时即可停止试验:电芯或电池短路持续24 h;外壳的温度下降了温升的20%(以两者间达到较快的一个为准)。判定的标准是不起火、不爆炸。实际操作时,大多数电芯当内部温度过高时,隔膜迅速切断电路,外壳的温度也就很快下降到温升的20%,此时试验就可以结束了。但对于有保护器件,而且该器件很快作用的电池而言,电池外壳的温度在还没有上升很高就被截止,故大多数情况下需要持续短路24 h才能结束测试。此项测试在UL 1642和JIS C 8714里都有,测试条件也基本相同。

4.3.2章节的“热滥用测试”要求将充满电的电芯在室温下稳定后放入一个自然或循环空气对流的恒温箱中。恒温箱以5±2°C /min的速率升温至130±2°C。保持此温度,10 min后停止试验,判定标准为不起火、不爆炸。这个测试章节考量了在极度高温时,电芯会不会由于隔膜收缩导致内部短路,从而由于内部温度过高,导致着火或爆炸。此项测试是在UL 1642和JIS C 8714里都有的测试,测试条件也大致相同。

4.3.6章节的“挤压测试”是模拟电芯在经受剧烈挤压(例如在废弃物挤压器中进行处理)的情况。此测试要求充满电的电芯在两个平面间经受挤压,由液压油缸施加一个13±1 kN的挤压力。挤压以导致不利结果的方式进行,一旦挤压力达到或电芯电压降到了初始电压的三分之一,则释放压力。圆柱形和方形电芯在试验时,应使其纵向与挤压平面平行,方形电芯宽窄两个面均应经受挤压,第二组电芯应绕上述试验中的长轴旋转90°进行挤压试验。判定标准为不起火、不爆炸。在这个测试中,电芯不合格的大部分情况是由于挤压过程中的内部短路导致内部温度过高,从而起火。此项测试是UL 1642和JIS C 8714里都有的测试,测试条件也基本相同。

4.3.9章节的“电芯过充电测试”要求电芯按IEC 61960《含碱性或非酸性电解液的二次电芯和电池——便携式二次锂电芯和电池》以0.2 It的倍率进行放电到截止电压,然后用一个不小于10 V的电源,以制造商推荐的充电电流Irec充电2.5 C5/Irech小时。判定标准是不起火、不爆炸。这意味对于一个没有充电电压限制的电芯进行过充电。由于锂电芯基本上都没有任何保护元件,必须依靠本身的设计(如耐燃的材料,良好的泄气设计)来对抗过电压充电,是一个相当严酷的测试,也是目前整个标准中不合格率的测试。这个测试在IEC 62133和JIS C 8712均有要求,而UL 1642里没有此测试要求。

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