移動通信手持機(jī)鋰電池的安全要求與試驗(yàn)方法

移動通信手持機(jī)鋰電池的安全要求和試驗(yàn)方法

1.1 一般要求

本標(biāo)準(zhǔn)對電池的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了一些建議，希望生產(chǎn)廠家在電池的設(shè)計環(huán)節(jié)能充分考慮到電池的安全性。

1.1.1 絕緣與配線

常見的電池外殼都是非金屬的，但有的電池也采用金屬外殼，后種情況下電池的電極終端與電池的金屬外殼之間的絕緣電阻在500V直流電壓下測量應(yīng)大于5M&O1527;，除非電池的電極終端與電池的金屬外殼有連通。

手機(jī)電池并非電池芯的簡單組合，電池芯之外還有保護(hù)電路和控制電路，其內(nèi)部配線及絕緣應(yīng)充分滿足預(yù)計的最大電流、電壓和溫度的要求，配線的排布應(yīng)保證端子之間有足夠的間隙和絕緣穿透距離，內(nèi)部連接的整體性能應(yīng)充分滿足可能發(fā)生誤操作時的安全要求。

1.1.2 泄放

泄放的含義即電池或電池芯內(nèi)部的過高壓力在安全閥處釋放以防止其破裂或爆炸。標(biāo)準(zhǔn)要求電池或電池芯在內(nèi)部壓力過高達(dá)到一定限值時能以一定的速率將壓力泄放以防止電池的破裂、爆炸和自燃。如果電池的電池芯被封裝在外殼內(nèi)，則該封裝的形式和封裝的方法在正常操作過程中不應(yīng)引起電池過熱，也不應(yīng)約束內(nèi)部壓力的泄放。

1.1.3 溫度/電流管理

電池充電過程中，電池和充電器內(nèi)部的電路都會產(chǎn)生熱量，若散熱不佳導(dǎo)致熱量聚集會影響電池正常的化學(xué)反應(yīng)過程，造成電池的熱失效，因此，電池的設(shè)計應(yīng)能防止電池溫度的異常上升。必要時，電池的充電和放電應(yīng)設(shè)定安全限流，防止電流過大而產(chǎn)生過多熱量。

1.1.4 終端連接

電池外殼應(yīng)清晰地標(biāo)明終端的極性。終端的尺寸大小和形狀應(yīng)能確保承載預(yù)計的最大電流。外部終端表面應(yīng)采用機(jī)械性能良好并耐腐蝕的導(dǎo)電材料。終端應(yīng)設(shè)計成最不可能發(fā)生短路的樣式。

1.1.5 電池芯裝配成電池

電池芯與所裝配電池的容量應(yīng)緊密匹配，裝配在同一電池里的電池芯應(yīng)結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)成分相同，并且是同一廠家生產(chǎn)的。不同廠家生產(chǎn)的電池芯在電解液和電極材料等方面均會有所差異，如此規(guī)定的目的是為了保證裝配在同一電池中電池芯的一致性，防止落后電池芯造成整個電池技術(shù)指標(biāo)和安全性能的下降。

1.2 正常使用時的安全要求

考慮到試驗(yàn)的一致性及各電池試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，試驗(yàn)所用電池芯或電池的生產(chǎn)日期應(yīng)在3個月以內(nèi)，但并不表示電池3個月后安全性能會下降。常態(tài)試驗(yàn)在20℃±5℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行。

1.2.1 連續(xù)低倍率充電

完全充電的電池芯以額定的低倍率電流0.01C5 A持續(xù)充電28天后，應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.2 振動

用完全充電的電池芯或電池進(jìn)行X、Y、Z三個方向的振動試驗(yàn)，振動源單振幅0.76mm (雙振幅1.52mm), 頻率變化率1Hz/min, 頻率范圍10Hz到55Hz，往返振動90 min±5min后，電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.3 高溫性能

完全充電的電池置于70℃±2℃恒溫箱中，保持7小時，然后取出置于室溫條件下，檢查其外觀，其外殼應(yīng)無變形或其變形不會導(dǎo)致電池內(nèi)部元件暴露出來。

1.2.4 溫度循環(huán)

完全充電的電池或電池芯置于可強(qiáng)制調(diào)溫的恒溫箱中，按下列程序做 -20℃ 到 +75℃ 的溫度循環(huán)：

(1)30min內(nèi)使恒溫箱的溫度升到75℃±2℃，并在此溫度下保持4h;

(2)30min內(nèi)使恒溫箱的溫度降到20℃±5℃，并在此溫度下保持2h;

(3)30min內(nèi)使恒溫箱的溫度降到 -20℃±2℃，并在此溫度下保持4h;

(4)30min內(nèi)使恒溫箱的溫度升到20℃±5℃，并在此溫度下保持2h;

(5)再重復(fù)1-4的步驟做4個循環(huán);

(6)第5次循環(huán)完成后，電池保存2h再作檢查，應(yīng)符合相關(guān)要求。

該試驗(yàn)可以在一個可強(qiáng)制調(diào)溫的恒溫箱中進(jìn)行，也可以在3個不同溫度的恒溫箱之間進(jìn)行。試驗(yàn)后，電池芯或電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.5 低壓性能

完全充電的電池芯置于溫度為20℃±5℃ 的真空干燥箱中，抽真空使氣壓小于11.6kpa后保持6小時后，應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

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1.3 可能發(fā)生誤操作時的安全要求

1.3.1 外部短路

完全充電的電池或電池芯分別在20℃±5℃和55℃±5℃的環(huán)境中放置 2h。然后，用連線短接每個電池芯或電池的正負(fù)極終端并確保全部外部電阻小于100mΩ。短接后，保持24h，到電池芯或電池外殼的溫度下降到電池芯或電池原始溫度+電池芯或電池短路后的最大溫升×20%。試驗(yàn)后，電池或電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.2 自由跌落

完全充電的電池芯或電池以任意方式從1米高處自由跌落到水泥地面3次后，應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.3 機(jī)械碰撞

在20℃±5℃環(huán)境中，完全充電的電池承受X、Y、Z三個方向的碰撞。如果電池只有兩個對稱軸，只作兩個方向的碰撞。在最初3ms內(nèi)的平均加速度應(yīng)≥75gn，最高加速度應(yīng)在125gn 和 175gn之間。碰撞1000次±10次后，電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.3.4 熱沖擊

完全充電的電池芯，置于一個烘箱中加熱。烘箱的溫度以(5±2)℃/min的速率上升至130℃±2℃，保持10min，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.5 耐擠壓性能

完全充電的電池芯置于兩平行平板間，施加擠壓力為13kN±1kN，一旦達(dá)到最大壓力或壓力突然下降1/3，即可卸壓。對圓形或方形電池芯進(jìn)行擠壓試驗(yàn)時，要使電池芯的縱軸與擠壓設(shè)備扁平表面保持平行。方形電池芯要沿其縱軸旋轉(zhuǎn)90°，以便電池芯的寬邊和窄邊都能受到擠壓的作用，外殼為鋁塑復(fù)合膜的電池芯只做寬面的擠壓。試驗(yàn)后，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.6 沖擊

完全充電的電池芯置于一個扁平表面上，將一個半徑為8mm、質(zhì)量為10kg的棒垂直置于樣品中心的正上方，從600mm 高度處落下作用到樣品上。圓柱形或方形電池芯在接受沖擊試驗(yàn)時，其縱軸要平行于扁平表面，垂直于棒的縱軸。方形電池芯要沿其縱軸旋轉(zhuǎn)90°，以便電池芯的寬邊和窄邊都能受到?jīng)_擊作用。外殼為鋁塑復(fù)合膜的電池芯只做寬面的沖擊試驗(yàn)。每只樣品只能接受一次沖擊試驗(yàn)，每次試驗(yàn)只能使用一只樣品。試驗(yàn)后，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.7 過充性能

完全放電的電池芯，以≥10V的電壓、0.2C5A的電流充電12.5h后，應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.8 強(qiáng)制放電性能

完全放電的電池芯承受1C5A電流強(qiáng)制放電90min后，應(yīng)不起火、不爆炸。

外部短路試驗(yàn)、自由跌落試驗(yàn)、熱沖擊試驗(yàn)、耐擠壓性能試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、過充性能試驗(yàn)、強(qiáng)制放電性能試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，電池或電池芯的外殼均可能發(fā)生變化，漏液很難避免，但尚未影響安全性，因此標(biāo)準(zhǔn)中對這些試驗(yàn)沒有要求不漏液。

1.4 安全標(biāo)識

安全標(biāo)識的作用應(yīng)引起足夠的重視，電池本身應(yīng)具有安全警示，并且附加適當(dāng)?shù)木媛暶?，需檢查確認(rèn)標(biāo)識的一致性。另外，電池的說明書中應(yīng)寫清合適的使用指導(dǎo)和推薦的充電方法等。