路径: 主页 > GB > 第67页 > GB 31241-2014 | 标准编号 | GB 31241-2014 (GB31241-2014) | | 中文名称 | 便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求 | | 英文名称 | [Including 2017XG] Lithium ion cells and batteries used in portable electronic equipment -- Safety requirements | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | K82 | | 国际标准分类 | 29.220.99 | | 字数估计 | 43,468 | | 发布日期 | 12/5/2014 | | 实施日期 | 8/1/2015 | | 引用标准 | GB 4943.1; GB/T 5169.5-2008; GB/T 5330-2003; GB/T 6005-2008; GB 8898; GB/T 17626.2 | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2014年第27号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB 31241-2014
Lithium ion cells and batteries used in portable electronic equipment - Safety requirements
ICS 29.220.99
K82
中华人民共和国国家标准
便携式电子产品用锂离子电池和电池组
安全要求
2014-12-05发布
2015-08-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅴ
引言 Ⅵ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验条件 4
4.1 试验的适用性 4
4.2 试验的环境条件 4
4.3 参数测量公差 4
4.4 温度测量方法 5
4.5 测试用充放电程序 5
4.6 模拟故障或异常工作条件 5
4.7 型式试验 5
5 一般安全要求 8
5.1 一般安全性的考虑 8
5.2 安全工作参数 8
5.3 标识和警示说明 9
5.4 安全关键元器件 10
6 电池电安全试验 10
6.1 常温外部短路 10
6.2 高温外部短路 10
6.3 过充电 11
6.4 强制放电 11
7 电池环境安全试验 11
7.1 低气压 11
7.2 温度循环 11
7.3 振动 12
7.4 加速度冲击 12
7.5 跌落 12
7.6 挤压 12
7.7 重物冲击 13
7.8 热滥用 13
7.9 燃烧喷射 13
8 电池组环境安全试验 13
8.1 低气压 13
8.2 温度循环 14
8.3 振动 14
8.4 加速度冲击 14
8.5 跌落 14
8.6 应力消除 14
8.7 高温使用 15
8.8 洗涤 15
8.9 阻燃要求 15
9 电池组电安全试验 16
9.1 概述 16
9.2 过压充电 16
9.3 过流充电 16
9.4 欠压放电 16
9.5 过载 16
9.6 外部短路 16
9.7 反向充电 17
9.8 静电放电 17
10 电池组保护电路安全要求 17
10.1 概述 17
10.2 过压充电保护 17
10.3 过流充电保护 17
10.4 欠压放电保护 18
10.5 过载保护 18
10.6 短路保护 18
10.7 耐高压 18
11 系统保护电路安全要求 18
11.1 概述 18
11.2 充电电压控制 19
11.3 充电电流控制 19
11.4 放电电压控制 19
11.5 放电电流控制 19
11.6 充放电温度控制 19
12 一致性要求 19
12.1 一般要求 19
12.2 试验要求 20
附录A(资料性附录) 质量控制过程要求示例 21
附录B(资料性附录) 设计和制造工艺 23
附录C(规范性附录) 试验顺序 29
附录D(资料性附录) 钴酸锂-石墨体系电池的工作范围示例 31
附录E(规范性附录) 测试设备和测量仪器 32
附录F(规范性附录) 洗涤试验 34
附录G(规范性附录) 导线阻燃性试验方法 35
参考文献 36
前言
本标准的全部技术内容为强制性。
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本标准由中国电子技术标准化研究院归口。
本标准由起草单位:中国电子技术标准化研究院、深圳市比克电池有限公司、天津力神电池股份有
限公司、东莞新能源科技有限公司、欣旺达电子股份有限公司、飞毛腿(福建)电子有限公司、北京中星微
电子有限公司、北京赛西科技发展有限责任公司。
本标准主要起草人:何鹏林、胡京平、曹璇、苏金然、陈志奎、伍渊明、李武岐、林能其、冯海玉。
引 言
本引言旨在介绍本标准的要求所依据的原则,理解这些原则对设计和生产安全的锂离子电池和电
池组是很有必要的。需要注意的是本标准仅考虑锂离子电池和电池组的最基本的安全要求以提供对人
身和财产的安全保护,而不涉及性能和功能特性。
随着技术和工艺的进一步发展必然会要求进一步修订本标准。
在本标准范围内锂离子电池和电池组导致的危险是指:
---漏液,可能会直接对人体构成化学腐蚀危害,或导致电池供电的电子产品内部绝缘失效间接造
成电击、着火等危险;
---起火,直接烧伤人体,或对电池供电的电子产品造成着火危险;
---爆炸,直接危害人体,或损毁设备;
---过热,直接对人体引起灼伤,或导致绝缘等级下降和安全元器件性能降低,或引燃可燃液体。
漏液危险可能是由内部应力或外部应力的作用下壳体破损引起的。造成起火和爆炸危险的原因可
能是电池内部发生热失控,而热失控可能是由于电池内部短路、电池材料的强烈氧化反应等引起的。
在确定电池或电池组采用何种设计方案时,需遵守以下的优先次序:
---首先,如有可能,优先选择安全性高的材料,尽量避免使用容易出现热失控的材料;
---其次,如果无法实行以上原则,那么需设计保护装置,减少或消除危险发生的可能性,如增加保
护装置等;
---最后,如果上述方案和其他的措施均不能彻底避免危险的发生,那么需对残留的危险采取标识
和说明的措施。
上述原则不能代替本标准的详细要求,只是让设计者了解这些要求所依据的原则。
锂离子电池和电池组的安全性与其材料选择、设计、生产工艺、运输及使用条件有关。其中使用条
件包含了正常使用条件、可预见的误用条件和可预见的故障条件,还包括影响其安全的环境条件诸如温
度、海拔等因素。
锂离子电池和电池组的安全要求覆盖上述所有因素对人员引起的危险。人员是指维修人员和使用
人员。
维修人员是指电子产品及其电池的维修人员,维修人员在有明显危险时可以运用专业技能避免可
能的伤害。但是,需对维修人员就意外危险进行防护,例如用标识或警示说明以提醒维修人员有残留的
危险。
使用人员是指除维修人员以外的所有人员。安全保护要求是假定使用人员未经过如何识别危险的
培训,但不会故意制造危险状况而提出的。
锂离子电池和电池组的材料选择、设计、工艺等生产过程环节对其安全性至关重要,生产过程的质
量控制示例见附录A,设计和制造工艺可参考附录B。
便携式电子产品用锂离子电池和电池组
安全要求
1 范围
本标准规定了便携式电子产品用锂离子电池和电池组的安全要求。
本标准适用于便携式电子产品用的锂离子电池和电池组(以下简称为电池和电池组),属于本标准
范围内的便携式电子产品示例如下:
a) 便携式办公产品:笔记本电脑、PDA等。
b) 移动通信产品:手机、无绳电话、蓝牙耳机、对讲机等。
c) 便携式音/视频产品:便携式电视机、便携式DVD播放器、MP3/MP4播放器、照相机、摄像机、
录音笔等。
d) 其他便携式产品:电子导航器、数码相框、游戏机、电子书等。
上述列举的便携式电子产品并未包括所有的产品,因此未列出的产品并不一定不在本标准的范
围内。
对于在车辆、船舶、飞机上等特定场合使用,以及对于医疗、采矿、海底作业等特殊领域使用的便携
式电子产品用锂离子电池或电池组可能会有附加要求。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 4943.1 信息技术设备 安全 第1部分:通用要求
GB/T 5169.5-2008 电工电子产品着火危险试验 第5部分:试验火焰 针焰试验方法 装置、
确认试验方法和导则
GB/T 5330-2003 工业用金属丝编织方孔筛网
GB/T 6005-2008 试验筛 金属丝编织网、穿孔板和电成型薄板 筛孔的基本尺寸
GB 8898 音频、视频及类似电子设备 安全要求
GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
锂离子电池 lithiumioncel
含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的装置。该装置包括电极、隔膜、电解质、容器和端子
等,并被设计成可充电。
3.2
锂离子电池组 lithiumionbattery
由任意数量的锂离子电池组合而成且准备使用的组合体。该组合体包括适当的封装材料、连接器,
也可能含有电子控制装置。
3.3
不超过18kg的预定可由使用人员经常携带的移动式电子产品。
3.4
在正常使用时要用手握持的便携式电子产品。
注:例如手机、掌上电脑、掌上游戏机、便携式视频播放器等。
3.5
应用于便携式电子产品中且允许用户直接更换的锂离子电池组。
3.6
非用户更换型电池/电池组 non-userreplaceablecel/battery
内置于便携式电子产品中且不允许用户直接更换的锂离子电池或锂离子电池组。
3.7
额定容量 ratedcapacity
制造商标明的电池或电池组容量。
注:单位为安时(Ah)或毫安时(mAh)。
3.8
Ucl
制造商规定的电池或电池组的额定最大充电电压。
注:例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电限制电压一般为4.20V。
3.9
Uup
制造商规定的电池或电池组能承受的最高安全充电电压。
注:例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电上限电压一般为4.25V。
3.10
Ucp
制造商规定的大电压充电时的保护电路动作电压。
3.11
放电截止电压 dischargecut-offvoltage
Udo
制造商规定的放电终止时电池或电池组的负载电压。
3.12
Udp
制造商规定的低电压放电时的保护电路动作电压。
3.13
Icr
制造商推荐的恒流充电电流。
3.14
Icm
制造商规定的最大的恒流充电电流。
3.15
Icp
制造商规定的大电流充电时的保护电路动作电流。
3.16
Idr
制造商推荐的持续放电电流。
3.17
Idm
制造商规定的最大持续放电电流。
3.18
Idp
制造商规定的大电流放电时的保护电路动作电流。
3.19
Tcm
制造商规定的电池或电池组充电时的最高环境温度。
注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。
3.20
Tdm
制造商规定的电池或电池组放电时的最高环境温度。
注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。
3.21
漏液 leakage
可见的液体电解质的漏出。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.9]
3.22
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。
3.23
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。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.11]
3.24
起火 fire
电池或电池组发出火焰。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.12]
3.25
爆炸 explosion
电池或电池组的外壳剧烈破裂并且主要成分抛射出来。
[GB/T 28164-2011,定义1.3.13]
3.26
防火防护外壳 fireenclosure
用来使燃烧或火焰的蔓延减小到最低限度的部件。
3.27
型式试验 typetest
对有代表性的样品所进行的试验,其目的是确定其设计和制造是否能符合本标准的要求。
[GB 4943.1-2011,定义1.2.13.1]
3.28
例行试验 routinetest
在制造期间或制造后对每个独立产品进行的试验,以检验其是否符合相关的判据。
[GB 4943.1-2011,定义1.2.13.3]
4 试验条件
4.1 试验的适用性
只有涉及安全性时才进行本标准规定的试验。
在标准内容约定某一类电池或电池组因为产品的设计、结构、功能上的制约而明确对该产品的试验
不适用时,可不进行该试验。如因受产品设计、构造或功能上的制约而无法对电池或电池组进行试验,
而这种试验又必须实施时,可连同使用该电池或电池组的电子产品、该电子产品附属的充电器或构成该
电子产品一部分的零部件,与电池或电池组一起进行相关试验。
注:便携式电子产品及其附带的充电器或者构成其一部分的零部件来自该电池或电池组的制造商或者电子产品的
制造商,并由该制造商提供操作说明。
除非另有规定,测试完成后的样品不要求还能正常使用。
4.2 试验的环境条件
除非另有规定,试验一般在下列条件下进行:
a) 温度:20℃±5℃;
b) 相对湿度:不大于75%;
c) 气压:86kPa~106kPa。
4.3 参数测量公差
相对于规定值或实际值,所有控制值或测量值的准确度应在下述公差范围内:
a) 电压:±1%;
b) 电流:±1%;
c) 温度:±2℃;
d) 时间:±0.1%;
e) 容量:±1%。
上述公差包含了所用测量仪器的准确度、所采用的测试方法以及测试过程中引入的所有其他误差。
选择模拟仪器可参见GB/T 7676,选择数字仪器可参见IEC 60485。在任何一份记录结果的报告中都
应提供所使用的测试设备的详细资料。
4.4 温度测量方法
采用热电偶法来测量电池或电池组的表面温度。温度测试点应位于电池或电池组的几何中心表面
或侧边接触点及其他位置,选取温度最高点作为试验判定依据。
4.5 测试用充放电程序
4.5.1 测试用充电程序
电池或电池组按照制造商规定的方法进行充电。
注:在充电前电池或电池组先按照制造商规定的方法放电至放电截止电压。
4.5.2 测试用放电程序
电池或电池组依照制造商规定的电流进行恒流放电至放电截止电压。
4.6 模拟故障或异常工作条件
如果要求施加模拟故障或异常工作条件,则应当依次施加,一次模拟一个故障。对由模拟故障或异
常工作条件直接导致的故障被认为是模拟故障或异常工作条件的一部分。
当设置某单一故障时,这个单一故障包括任何元器件的失效。
应当通过检查电路板、电路图和元器件规范来确定出可以合理预计到会发生的故障条件,例如:
---半导体器件的短路和开路;
---电容器的短路和开路;
---限流器件的短路和开路;
---限压器件的短路和开路;
---使集成电路形成功耗过大的内部故障。
4.7 型式试验
除非另有说明,本标准规定的试验均为型式试验。
4.7.1 样品的要求
除非另有规定,被测试样品应当是客户将要接受的产品的代表性样品,包括小批量试产样品或是准
备向客户交货的产品。
若试验需要引入导线测试或连接时,引入导线测试或连接产生的总电阻应小于20mΩ。
4.7.2 样品的数量
除特殊说明外,每个试验项目的样品为3个。
4.7.3 电池样品容量测试
电池样品的实际容量应大于或等于其额定容量,否则不能作为型式试验的典型样品。
电池先按照4.5.1规定的充电程序充满电,搁置10min,再按照4.5.2规定的放电程序放电,放电时
所提供的容量即为电池的实际容量。
当对容量测试结果有异议时,可依据23℃±2℃的环境温度作为仲裁条件重新测试。
4.7.4 样品的预处理
电池或电池组按照4.5规定的充放电程序进行两个充放电循环,充放电程序之间搁置10min。
注:对于电池样品可同时进行容量测试。
4.7.5 试验项目
表1为电池的型式试验项目,“样品”栏中阿拉伯数字为测试样品编号。
表1 电池型式试验
项目 本标准章条号 试验内容 样品
试验条件
4.7.3 电池容量测试 全部
4.7.4 样品预处理 全部
一般安全要求a
5.2 安全工作参数
5.3.1 标识要求
电池电安全试验
6.1 常温外部短路 1~3
6.2 高温外部短路 4~6
6.3 过充电 7~9
6.4 强制放电 10~12
电池环境试验
7.1 低气压 4~6
7.2 温度循环 4~6
7.3 振动 4~6
7.4 加速度冲击 4~6
7.5 跌落 13~15
7.6 挤压 16~18
7.7 重物冲击 19~21
7.8 热滥用 22~24
7.9 燃烧喷射 25~27
a 对厂商提供的标签、说明书、材料等进行检查和试验。
表2为电池组的型式试验项目,“样品”栏中的阿拉伯数字为测试样品编号。
表2 电池组型式试验
项目 本标准章条号 试验内容 样品
试验条件 4.7.4 样品预处理 全部
一般安全要求a
5.2 安全工作参数
5.3.1 标识要求
5.3.2 警示说明
5.3.3 耐久性
电池组环境试验
8.1 低气压 1~3
8.2 温度循环 1~3
8.3 振动 1~3
8.4 加速度冲击 1~3
8.5 跌落 4~6
8.6 应力消除 7~9
8.7 高温 10~12
8.8 洗涤 见8.8
8.9 阻燃要求 见8.9
电池组电安全试验
9.2 过压充电 13~15
9.3 过流充电 16~18
9.4 欠压放电 19~21
9.5 过载 22~24
9.6 短路 25~27
9.7 反向充电 28~30
9.8 静态放电 31~33
a 对厂商提供的标签、说明书、材料等进行检查和试验。
对于非用户更换型电池,应将其安装在电子产品中作为整体样品进行第8章的测试;对于非用户更
换型电池组,可以将其置于电子产品中作为整体样品进行第8章的测试。
对于自身带保护电路的电池组,可能还需要进行表3所示的试验。
表3 保护电路型式试验
项目 本标准章条号 试验内容 样品
电池组保护电路安全要求
10.2 过压充电保护
10.3 过流充电保护
10.4 欠压放电保护
10.5 过载保护
10.6 短路保护
10.7 耐高压
每项试验各使用1个样品
对于自身不带保护电路但在其充电器或由其供电的电子产品中带有保护电路的电池组或电池,还
应进行表4所示的试验。
表4 系统保护电路型式试验
项目 本标准章条号 试验内容 样品
系统保护电路安全要求
11.2 充电电压控制
11.3 充电电流控制
11.4 放电电压控制
11.5 放电电流控制
11.6 充放电温度控制
样品为至少1个由该电池或
电池组供电的电子产品或
其控制部分
对于多级串联构成的电池或电池组,还应满足第12章一致性的要求。
4.7.6 试验顺序
电池和电池组试验顺序见附录C。
4.7.7 试验判据
只有当某项试验的受试......
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