IEC62133 2012 电芯和电池组测试标准：安全性能要求与测试方法

IEC62133 2012 电芯和电池组测试标准：安全性能要求与测试方法

2012电池单元和电池组的测试标准。

含有碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组（组）：由其制成的用于便携式设备的便携式密封二次电池和电池组（组）的安全要求。

1. 范围

本国际标准规定了含有碱性或其他非酸性电解质的便携式密封二次电池和电池组(不包括纽扣型电池)在预期使用和可预见的滥用条件下的安全性能要求和试验方法。2.参考标准

本标准引用了下列文件或其中的条款并且对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，其指定的版本均适用。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括任何修订版）均适用。-482，国际电工术语-第482章：一次电池和电池组（组件）和二次电池和电池组（组件）

-1，含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组（组）便携式密封可充电单体电池第 1 部分：镍镉电池 -2，含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组（组）便携式密封可充电单体电池第 2 部分：镍氢电池，含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组（组）便携式二次锂电池和电池组（组）的应用 ISO/IEC 指南 51，安全方面标准相关方面的应用指南

3. 术语定义 ISO/IEC 指南 51 中包含的术语和下列定义适用于本标准。

3.1 安全性

免受不可接受的风险

3.2 风险

伤害发生的概率和伤害的严重程度

3.3 损害

人身伤害、健康损害、财产损失或环境破坏

3.4 危险

潜在危害

3.5 预期用途

按照供应商提供的说明和操作说明使用、处理和维修产品

3.6 合理可预见的滥用

尽管产品的使用、处理和服务不符合供应商提供的使用要求，但其将产生的结果可以根据人的行为进行估计。

3.7 二次电池 通过直接转换化学能来提供电能的基本单元。它可能包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并设计为可充电的。

3.8 二次电池组

二次单电池的组件，以电压、尺寸、端子排列、容量和额定容量为特征的电能源

3.9 泄漏

明显的液体和电解质流失

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

电芯外壳或电池组外壳因内部或外部原因破裂，导致物质暴露或溢出，但没有溅出。

3.12 爆炸

当发生事故时，单体电池外壳或者电池组外壳剧烈破裂，主要部件弹出。

3.13 火灾

电池或电池组冒出火焰

3.14 便携式电池

用于设备的便携式电池

3.15 便携式单体电池

用于组装便携式电池的单体电池

3.16 聚合物单体电池

电池所采用的电解质为胶体聚合物电解质或固体聚合物电解质，而不是液体电解质。

3.17 额定容量

制造商声明，单个电池在规定条件下，以0.2It A充电、静置和放电至规定终止电压时，可以释放出C5AH的电池容量。

3.18 最大充电限制电压

制造商规定的电池单元工作范围内的最高充电电压。

3.19 最大充电电流

制造商规定在电池单元工作范围内的最大充电电流。

4.参数测量误差

所有控制或测量值的准确度相对于规定值或实际值应在下列公差范围内：

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%

上述公差包括所有测量仪器的精度、所使用的测试技术以及测试过程中引入的所有其他误差源。

有关仪器选择的帮助，请参阅第 10 节选择模拟仪器和第 10 节选择数字仪器。记录结果的任何报告中都应提供所用测试设备的详细信息。

5. 一般安全注意事项

5.1 一般规定

二次电池及电池组的安全性能需要从以下两种使用场景来考虑：

1）指定用途；

2）合理可预见的滥用

在设计和生产时，单体电池和电池组应确保在指定使用和合理可预见的滥用下是安全的。可以预见的是，滥用后的单体电池盒电池组将无法通过测试。使用时，它们在任何情况下都不能造成重大危险。同时，指定用途的单体电池和电池组不仅应是安全的，还应在所有设计的应用中正常工作。本标准中可能出现的潜在危险包括：

a) 火灾：

b) 爆裂、爆炸

c) 电解液泄漏

d) 排气

e) 在极高的外部温度下燃烧

f) 电池外壳破裂，内部元器件裸露

应通过目视检查和第 7 章和第 8 章的试验来检查是否符合 5.2 至 5.7 的规定，并应与适用的标记一致（见第 2 章）。

5.2 绝缘与配线

当施加电压 60 秒时，正极端子与电池组裸露金属表面（不包括电接触面）之间的绝缘电阻在 500 V DC 时不得小于 5 MΩ。

内部接线及其绝缘应足以承受预期的最大电压、电流和温度要求。接线布置应确保连接器之间有足够的间距和爬电距离。内部连接应结构合理，足以承受可合理预见的滥用情况。

5.3 排气

电池组外壳和单体电池应设有压力释放装置，或结构应确保它们能在一定的阈值或极限值下释放电池内部的过大压力，以防止电池破裂、爆炸和自然爆裂。如果单体电池的外壳采用密封方式支撑单体电池，则这种密封的类型和方法不应导致电池过热或妨碍电池正常使用时压力的释放。

5.4 温度、电压和电流管理

电池组的设计应能防止电池温度异常升高。电池制造商应设计具有温度、电压和电流限制的电池。电池应为设备制造商提供使用说明和充电说明，以确保相关充电器能在规定的温度、电压和电流限制内维持充电。

注意：必要时，应提供充电和放电方法，将电流限制在安全范围内。

5.5 连接端子

端子的极性应在电池的外表面上清晰标记。连接端子的尺寸和形状应确保端子能承受预期的最大电流。连接端子的外表面应为具有良好机械强度和耐腐蚀性的导电金属。连接端子的布置应尽可能防止短路。

例外注意事项：如果外部连接器采用反极性设计，则生产用于连接电池的外部连接器的设计细节不需要极性标记。

5.6 将单体电池组装成电池组

5.6.1 规定

如果将多个电池封装在一个电池外壳内,组装电池(组)所用的电池应具有相似的匹配容量、相同的设计、相同的化学体系,并由同一制造商生产。每个电池应有独立的控制和保护。为了使电池制造商或设计者能够保证自己的设计和组装,电池单元的制造商应给出建议的限制电流、电压和温度。对于设计为部分串联的电池单元选择性放电的电池组,应安装单独的电路,以防止由于放电不均匀而导致电池单元极性反转。保护电路组成应适当考虑增加终止装置。在对电池进行测试时,电池制造商应提供符合本标准的确认测试报告。通过检查来检查是否符合要求。

5.6.2 锂电池串联设计建议

每个电池单体或并联连接的一组多块电池的电压不得超过表4规定的充电电压上限，便携式电子设备或外观上具有相同功能的电子设备除外。在电池包装和设备的设计中，可参考以下几点：

A)对于由单个电芯或封装电芯组成的电池组，建议电芯的充电电压不超过表4规定的充电电压上限。

b)对于由多个并联电芯或封装电芯组成的电池，建议每个单体电芯或封装电池的电压不超过表4中的上限充电限制电压。

C) 对于由多个并联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，应停止充电。可检测每个电芯或封装电芯的电压。

5.7 质量计划

制造商应制定质量计划，明确原材料、零部件、单体电池及电池组的检验流程，并覆盖不同类型单体电池及电池组的整个生产过程。制造商应了解产品的加工能力，建立必要的生产安全加工控制措施。

6 型式试验条件

对于镍镉、镍氢系列按表1规定的编号进行型式试验，对于锂电池系列按表​​2规定的编号进行，单体电池或电池组使用时间不超过6个月。除另有规定外，试验均在环境温度20℃±5℃下进行。

注：测试条件仅为型式试验之用，并不代表所有指定用途的操作都必须在这些条件下进行。同样，6个月的限制仅为一致性要求，并不意味着超过6个月电池的安全性能就会降低。

表1型试验样品规格（镍系）

表2型式试验样品数量（锂系列）

7 具体要求和试验（镍系列）

7.1 测试充电过程 除非本标准另有规定，测试充电过程应按照制造商声明的方法在20℃±5℃的环境下进行。

充电前，电池应在20°C±5°C的温度下以0.2ItA的恒定电流放电至规定的终止电压。

警告：如果不采取足够的预防措施，这些测试可能会造成伤害。测试应由合格且经验丰富的技术人员在充分保护下进行。为防止烫伤，应小心处理这些电池或电池组，因为测试结果可能会导致其外壳温度超过 75°C。

7.2 预期用途

7.2.1 低倍率连续充电

a) 要求：低速率持续充电不应引起火灾或爆炸

b) 试验：单体电池充满电后，按照制造厂规定的方法继续充电28天。

c) 验收标准：不起火、不爆炸

7.2.2 振动：

a) 要求：运输过程中的振动不应引起泄漏、着火或爆炸。

b) 试验：充电后，单体电池或电池组按下述试验条件和表3中的试验顺序进行振动试验。对单体电池或电池组施加振幅为0.76mm的简谐振动，最大行程为1.52mm。振动频率以1Hz/min的速率从10Hz变化至55Hz。在每个安装位置(振动方向)，频率应在90min±5min内从10Hz变至55Hz，然后再从55Hz变回到10Hz。振动按下列顺序在三个互相垂直的方向上施加。

步骤1：判断被测试电池的电压是否为标称值。

步骤 2-4：按照表 3 规定施加振动。

第五步：静置1小时，然后进行感官测试。

C)验收条件：不起火、不爆炸、无泄漏

表 3-振动试验条件

7.2.3 高温下成型壳体的应力

A)要求：在高温环境下使用的国外电池，其内部元器件不应裸露或损坏。

B) 测试方法：

电池（组）充电后，暴露于中等高温下，以判断外壳的完整性。将电池放入温度为70℃±2℃的空气循环烘箱中。在烘箱中放置7小时后，从烘箱中取出并恢复到室温。

C) 验收条件：电池外壳没有发生导致内部组件暴露的物理变形。

7.2.4 温度循环

A)要求：反复暴露于高温和低温下不应引起燃烧或爆炸。

b)试验按如下流程进行，温度曲线如图1所示。单体电池或电池组充满电后，按如下流程在强制通风柜中进行温度循环（-20℃，+75℃）。

步骤1：将单体电池或电池组放置在75℃±2℃的环境温度下4小时。

第 2 步：在 30 分钟内将环境温度降至 20°C±5°C，并维持至少 2 小时。

步骤3：在30分钟内将环境温度降至-20℃±2℃，并维持4小时。

步骤4：环境温度在30分钟内升至20°C±5°C，并保持该温度至少2小时。

第五步：重复以上步骤4次。

第 6 步：第 5 次循环后，存储并检查电池，恢复期至少为 24 小时。

注：本试验可在一个可变温度的试验箱中进行，也可在三个不同温度的试验箱中进行。

C)验收标准：不起火、不爆炸、无泄漏。

图1 温度循环曲线

7.3 合理可预见的滥用

7.3.1 单体电池安装不当

A) 要求：多电池组件中单个电池的不正确安装不应引起燃烧或爆炸。

B) 测试方法 在充电后，当其中一个电池未正确固定时对电池进行评估。将四个相同品牌、型号、尺寸和寿命的充满电的电池串联，其中一个电池反极性放置。所得组件通过 1Ω 电阻连接，直到泄压孔或反极性电池的温度恢复到室温。或者，可以使用恒定直流电源来模拟电池的反极性。

C)验收标准：不起火、不爆炸。

7.3.2 外部短路

A)要求：正负极之间的短路不应引起火灾或爆炸。

B) 测试方法：将两组充满电的电芯或电池分别置于20℃±5℃和55℃±5℃环境中，每个电芯或电池用总外电路电阻80±20mΩ短路正负极，电芯或电池能维持短路24小时或直至外壳温度从最高温下降20%，以较短时间为准。

C)验收标准：不起火、不爆炸。

7.3.6 单细胞挤压

A) 要求：单个电池在受到严重挤压时（例如在垃圾压实机中处理时）不应着火或爆炸。

B) 试验方法：将每个完全充电的单体电池置于两个平面之间进行压缩。压缩由能够施加 13 kN±1 kN 的液压活塞提供。压缩应以导致最不利结果的方式施加。一旦达到最大压力或电压突然下降至初始电压的 1/3，应释放压力。圆柱形或方形单体电池的长轴应与压机的压缩平面平行。为了测试方形单体电池的长边和窄边，应在单体电池绕长轴相对于第一组测试方向旋转 90° 后进行第二组测试。

C)验收标准：不起火、不爆炸。

7.3.7 低压

A) 要求：低压（例如在运输过程中、在飞机货舱中）不应引起火灾或爆炸。

B) 测试方法：将充满电的单体电池放置于环境温度为20±5℃的真空箱内，将箱子密封后，逐渐将箱内压力降至等于或低于11.6kPa（此为模拟海拔高度）并维持6小时。

C) 验收标准:不起火、不爆炸、不泄漏。 7.3.8 镍化学系统过充电

A) 要求：以高于制造商规定的充电速率和时间进行充电不应引起火灾或爆炸。

B) 测试方法：将完全放电的单体电池或电池组以制造商建议的2.5倍充电电流进行充电，充电时间以能够产生250%的电量（额定容量的250%）为准。

C)验收标准：不起火、不爆炸。

7.3.9 强制放电（电池单元）

A) 要求：在多电池设备中，单个电池应能够承受反极性，而不会引起火灾或爆炸。

B) 测试：完全放电的电池可承受1ItA 反向充电90分钟。

C)验收条件:不起火、不爆炸。8详细要求及试验(锂系列)

8.1 测试充电过程

8.1.1 第一步

（此充电过程适用于除8.1.2规定以外的任何项目）除非本条另有规定，试验用的充电过程应在20℃±5℃的环境温度下，采用制造商声明的方法进行。

充电前，电池应在环境温度20℃±5℃下以0.2ItA的恒定电流放电至规定的终止电压。

8.1.2 第 2 步

（此充电过程仅适用于8.3.1、8.3.2、8.3.4、8.3.5、8.3.9）高低温试验完成后，放置1-4小时稳定后，以表4规定的充电上限电压和最大充电电流对电池单体进行充电（一般对钴锂电池而言），直至充电电流减小到0.05ItA，用恒压源充电。

表 4 - 充电条件

如果电池的最大或最小充电温度规定超过表 4 中估计的最大或最小温度，则可在规定估计值的上限上加 5°C，下限上减 5°C 来对电池进行充电（如果适合测试）。电池应符合第 8.3.1、8.3.2、8.3.4、8.3.5 和 8.3.9 条的规定。还应提供合理的理由以确保电池的安全。

注1：为防止出现充电上限电压不同（例如钴酸锂为4.25V），可按8.3.1、8.3.2、8.3.4、8.3.5条规定适当调整充电上限电压和充电上限温度，并给予合理说明，以保证电池的安全（见图A.1）

注 2：新的化学系列可能不会导致标准中出现新的有效数字。

警告：如果不采取足够的预防措施，这些测试可能会造成伤害。测试应由合格且经验丰富的技术人员在充分保护下进行。为防止烫伤，应小心处理这些电池或电池组，因为测试结果可能会导致其外壳温度超过 75°C。

8.2 预期用途

8.2.1 恒流恒压连续充电（电池单元）

A) 恒流电压连续充电不应引起火灾或爆炸

B) 电池应按照制造商规定充电7天。

C)验收标准：不起火、不爆炸、无泄漏

8.2.2 高温套管压力

A）要求：在高温下使用时，电池内部的零部件不应引起爆炸

B) 测试：按照8.1.1步骤1，将充满电的电池暴露在中等高温下，以评估外壳的完整性。将电池放入70°C±2°C空气对流的烤箱中7小时，然后从烤箱中取出，恢复到室温。

C) 验收标准：外壳不得发生会暴露内部组件的物理变形。

8.3 合理可预见的滥用

8.3.1 外部短路（电池）

A)要求：电池单体正负极之间的外部短路在室温环境下不应引起起火或爆炸。

B) 试验：按8.1.2第二步对每个电芯进行完全充电，用外部电阻为80mΩ±20mΩ的导线将电芯正负极连接起来，使其外部短路，被测电芯能维持24小时或外部温度下降到最大温升的20%以满意为准。

C)验收标准：不起火、不爆炸

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起火、爆炸。

B) 试验：将每个电池按8.1.2步骤2充满电后，存放在环境温度55℃±5℃下。用外部电阻为80mΩ±20mΩ的导线连接电池单体的正负极，使其外部短路。被测电池单体可维持24小时或外部温度降至最高温升值的20%，以符合者为准。但为防止短路时电流迅速减小，在电流达到最终低压状态后，电池组还应继续测试一小时。这通常是在电池组每个单体电压低于0.8v，30min内电压降至0.1v以下的情况。

C)验收标准：不起火、不爆炸

8.3.3 自由落体

A) 要求：电池或电池芯掉落时（例如从工作台顶部掉落）不应着火或爆炸。

B) 试验：在环境温度20℃±5℃下，按照8.1.1中的步骤1进行自由落体，每个电池均充满电。每个充满电的电池或电芯需要从10m的高度跌落到水泥地面，重复3次。跌落时电池或电芯应有任意方向的冲击力。试验后，电池或电芯应放置一小时，然后进行目视检查。

C)验收标准：不起火、不爆炸。

8.3.4 热滥用（电池单元）

A)要求：在极高温度下不应引起燃烧或爆炸。

B) 试验：将每个电池单体按8.1.2步骤2充满电后，放入有重力或循环空气对流的烘箱内，烘箱温度以5℃/min±2℃/min的速率升至130℃±2℃，电池需在此环境中放置10分钟（大电池为30分钟），试验终止。

C)验收标准：不起火、不爆炸。

8.3.5 挤压（电池单元）

A)要求：电池芯受到严重挤压后不应起火、爆炸。

B) 试验：按8.1.2中上限充电温度，按步骤2充电。每个充满电的电池单元可在室温下直接在两个平面之间移动和挤压。挤压压力由可产生13KN±1KN液压的气缸提供。挤压过程可能会产生不良结果。一旦达到最大压力，或出现随机电压下降到原始电压的1/3，或与原始尺寸相比发生10％的变形，即可释放压力（以先发生者为准，应表明应释放应力）

c) 验收标准：不起火、不爆炸。

8.3.6 过充电

A) 要求：按照制造商的说明，电池长期充电不应引起火灾或爆炸。

b) 试验：试验在环境温度20℃±5℃下进行。每个试验电池应以0.2It的恒定电流放电至制造商规定的终止电压。然后以2.0It的恒定电流对样品电池充电，使用足以在整个试验过程中提供2.0It电流的供电电压（不超过充电器建议的最大电压-如果未达到要求值，则每个电池的电压设置为5V），或供电电压已达到。每个试验电池应连接一个热电偶。对于电池组，应测量电池组外壳的温度，试验应持续到外壳温度达到稳定状态（30min内变化小于10℃）或恢复到环境温度。

c) 验收标准：不起火、不爆炸。

8.3.7 强制放电（电池单元）

a) 要求：多电池组中的电池应能够承受反极性而不会着火或爆炸。

b) 测试：将完全放电的电池进行 1It 反向充电 90 分钟 c) 验收标准：不起火、不爆炸

8.3.8 运输测试

锂离子电池国际运输规定依据联合国建议的《危险货物运输》，其测试要求定义于《联合国测试规则手册》，当规则有修订时，请参考最新版本。对于其中列出的参考运输，可提供制造商的资料以证明符合规定。

8.3.9 设计评估-强制内部短路（电池单元）

a) 要求：圆柱形和方形电池强制进行的内部短时测试不得引起火灾。电池制造商应保留记录以满足要求，并且在电池制造商或第三方测试机构测试后，电池制造商应进行新的设计评估。该国家要求的测试仅适用于法国、日本、韩国和瑞士，聚合物电池无需进行该测试。

b) 试验：按下述试验步骤，在+10℃和+45℃的房间内进行强制内部短路（房间内环境温度

1）样品数量：

该测试应在 5 个可充电锂离子电池上进行。

2）充电步骤：

i) 充电和放电条件

根据制造商的建议，样品在20°C ± 5°C 的温度下充电，然后以0.2It 的恒定电流在20°C ± 5°C 的温度下放电至制造商指定的终止电压。

ii) 储存步骤：测试电池需按照表5的要求在环境温度下储存1-4小时。

iii) 环境温度

表5 电池单元测试环境温度：

iv)强制内部短路测试充电步骤：

按照表5的规定，在环境温度下，以制造商规定的上限充电电压和恒定电流对试验电池进行充电，持续恒压充电，直至上限充电电流降至0.05ItA。

3）用镍离子压合卷芯：

试验需要恒温箱和专门的压接装置，压接装置的运动部件应以恒定速度运动，并在检测到短路时能够立即停止。

i) 考试准备

A 烘箱温度可按表5的规定控制,样品制备指南见附录A;

将铝层压袋和带有镍片的线圈芯放入恒温箱中 45±15 分钟。

B 从密封包装中取出铁芯，连接电池测量电压。连接热电偶测量铁芯表面温度。将铁芯放在压机中放置镍片的位置的夹具下方。

注意：为避免电解液蒸发，从取出电芯到锁定设备、关闭炉门的步骤必须在 10 分钟内完成。

C 取下隔热板并关闭烤箱门。

ii）内部短路：

A 确认芯表面温度符合表5规定后，开始试验。

b压力装置的底部表面由氮或丙烯酸橡胶制成，并在图2中渗透到10mm x 10mm x 10mm x 10毫米的不锈钢轴。当电池电压下降时，请立即停止固定电压，并将固定装置保持静止状态30秒，然后减小电压。在这个位置。

c）接受标准：

没有火（当发生内部短路时，记录压力，目前没有发生火灾）

9安全信息：

使用热量，尤其是滥用含有碱性或非酸性电解质的电池，可能会导致危险或受伤。

制造商负责向最终用户告知含有次要电池的设备的潜在风险。