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鋰離子電池IEC標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
導(dǎo)言
國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）成立于1906年，是世界上成立最早的非政府性國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。IEC負(fù)責(zé)有關(guān)電工、電子領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，IEC的宗旨是促進(jìn)電工標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際統(tǒng)一，電氣、電子工程領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)化及有關(guān)方面的國(guó)際合作，增進(jìn)國(guó)際間的相互了解。為實(shí)現(xiàn)這一目的，出版包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各種出版物，并希望各國(guó)家委員會(huì)在其本國(guó)條件許可的情況下，使用這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEC的工作領(lǐng)域包括了電力、電子、電信和原子能方面的電工技術(shù)。IEC的最高權(quán)力機(jī)構(gòu)是理事會(huì)。
IEC標(biāo)準(zhǔn)，是由各國(guó)電工委員會(huì)組成的世界性標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)，目前，關(guān)于鋰離子電池領(lǐng)域的IEC標(biāo)準(zhǔn)主要有：IEC 61960、IEC 61959、IEC 62133、IEC 62660、IEC 60086、IEC 62321等。下面對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分別介紹。
鋰離子電池IEC標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
IEC 61960:2011，《含堿性或其它非酸性電解液的單體電池（電芯）和電池組:便攜式鋰電池（電芯）或電池組》。標(biāo)準(zhǔn)適用范圍包括動(dòng)力鋰二次電池、移動(dòng)通信產(chǎn)品用鋰二次電池，和便攜式產(chǎn)品用鋰二次電池。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用范圍內(nèi)鋰二次電池的性能測(cè)試，標(biāo)識(shí)，標(biāo)記，尺寸和其他要求,是目前為數(shù)不多的針對(duì)鋰電池電芯產(chǎn)品電性能指標(biāo)參數(shù)（容量、循環(huán)、內(nèi)阻等）進(jìn)行規(guī)范的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它能很好地衡量二次鋰電芯電池產(chǎn)品在不同環(huán)境溫度下的放電容量指標(biāo)，同時(shí)能夠有效的評(píng)估其循環(huán)壽命和長(zhǎng)期存儲(chǔ)后的容量保持及容量衰減。主要測(cè)試項(xiàng)目為電芯和電池組的容量測(cè)試、循環(huán)壽命測(cè)試等。
IEC 61959:2004，《含堿性或其它非酸性電解液的單體電池和電池組：便攜式密封鋰二次單體或電池組的機(jī)械試驗(yàn)》。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)適用范圍內(nèi)的鋰離子二次電芯和電池組進(jìn)行了振動(dòng)和自由跌落測(cè)試，模擬了各種工況環(huán)境下，鋰離子電池受到外界沖擊的各種機(jī)械試驗(yàn)。
IEC 62660:2022是該IEC標(biāo)準(zhǔn)的最新版，《電動(dòng)道路車(chē)輛用二次鋰離子電池》是IEC體系中，首部針對(duì)動(dòng)力鋰電池的安全標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)道路車(chē)輛的鋰離子電池適用于該IEC標(biāo)準(zhǔn)。其內(nèi)容包括性能測(cè)試，可靠性測(cè)試和濫用測(cè)試，和安全要求等。
IEC 60086-4:2019是歐盟推出的針對(duì)不可充電鋰電芯和電池安全標(biāo)準(zhǔn)。主要測(cè)試項(xiàng)目包括海拔模擬測(cè)試、溫度循環(huán)測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試、機(jī)械沖擊測(cè)試、外部短路測(cè)試、重錘沖擊測(cè)試、擠壓測(cè)試、強(qiáng)制放電測(cè)試、異常充電測(cè)試、自由跌落測(cè)試、熱濫用測(cè)試、非正確安裝測(cè)試、過(guò)放電測(cè)試等。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
IEC 62321:2021是IEC發(fā)布的電子電器中有害物質(zhì)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。ROHS指令是由歐盟立法制定的一項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)入，它的全稱(chēng)是《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》主要用于規(guī)范電子電氣產(chǎn)品的材料及工藝標(biāo)準(zhǔn)，使之更加有利于人體健康及環(huán)境保護(hù)。電池產(chǎn)品進(jìn)入歐洲產(chǎn)品需要有ROHS認(rèn)證，其進(jìn)行ROHS認(rèn)證所用的標(biāo)準(zhǔn)，就是IEC 62321:2021。電池產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測(cè)定，必須滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。
IEC62133標(biāo)準(zhǔn)介紹
IEC 62133:2017，此標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)含堿性或非酸性電解液的單體電池和電池組和便攜式密封單體電池及電池組的安全要求（含鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等類(lèi)型）。IEC 62133:2017測(cè)試條款部分分成了兩大板塊：鎳電池體系和鋰電池體系，IEC 62133-1:2017為鎳電池體系，IEC 62133-2:2017為鋰電池體系。與國(guó)標(biāo)GB 31241-2022相對(duì)比，國(guó)標(biāo)GB 31241-2022只針對(duì)便攜式鋰離子電池和電池組提出了安全要求，并沒(méi)有針對(duì)鎳系電池的提出要求，GB 31241-2022更有針對(duì)性且要求更加廣泛且具體。另外一方面，IEC62133-2:2017與GB 31241-2022相對(duì)比，IEC62133-2:2017中沒(méi)有電池組保護(hù)電路及系統(tǒng)保護(hù)電路的測(cè)試條款?？傮w而言，GB 31241-2022與IEC62133-2:2017相比，測(cè)試要求更多，且更全面。國(guó)外企業(yè)如果獲得IEC62133-2:2017的證書(shū)，再進(jìn)行GB 31241-2022測(cè)試的時(shí)候，僅可以認(rèn)可IEC62133-2:2017中的部分測(cè)試結(jié)果，振動(dòng)、沖擊和熱濫用等項(xiàng)目可以直接用IEC62133-2:2017的測(cè)試結(jié)果，但其它方面的測(cè)試結(jié)果，需要重新進(jìn)行。
根據(jù)新版IEC 62133:2017要求，鋰電池應(yīng)按照IEC 62281的要求通過(guò)相關(guān)測(cè)試，其測(cè)試項(xiàng)目和UN38.3測(cè)試項(xiàng)目是一樣的。UN38.3是聯(lián)合國(guó)航空協(xié)會(huì)針對(duì)鋰離子電池運(yùn)輸過(guò)程中提出的運(yùn)輸要求。因此，如果制造商可提供證明符合UN運(yùn)輸要求的文件，運(yùn)輸測(cè)試可不需測(cè)試，直接判定運(yùn)輸測(cè)試合格。
IEC 62133:2017標(biāo)準(zhǔn)主要包含以下項(xiàng)目的測(cè)試：
電芯（cell）：持續(xù)低速率充電、振動(dòng)、溫度循環(huán)、外部短路、內(nèi)部短路、自由跌落、沖擊（碰撞）、熱誤用（熱沖擊）、擠壓、低氣壓、過(guò)充電、強(qiáng)制放電、高倍率充電保護(hù)功能（鋰體系）、標(biāo)示及包裝、運(yùn)輸測(cè)試、不正確安裝（鎳體系）。
電池（Battery）：振動(dòng)、高溫下外殼應(yīng)力、溫度循環(huán)、外部短路、內(nèi)部短路、自由跌落、沖擊（碰撞）、標(biāo)示及包裝、運(yùn)輸測(cè)試、過(guò)充電（鎳體系）。
在這些測(cè)試及驗(yàn)證項(xiàng)目中，大部分均是常見(jiàn)的常規(guī)測(cè)試項(xiàng)目，但仍有部分項(xiàng)目值得留意及關(guān)注：
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
(1)擠壓：此項(xiàng)目測(cè)試對(duì)象是電芯，雖是常見(jiàn)常規(guī)項(xiàng)目，但由于其明確要求對(duì)于方形電芯需要擠壓長(zhǎng)、短軸向，即電芯的長(zhǎng)寬兩個(gè)平面。根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，聚合物軟包裝電芯在擠壓寬度軸時(shí)（側(cè)面），時(shí)有燃燒或爆炸等不合格現(xiàn)象出現(xiàn)。故對(duì)于聚合物軟包裝電芯而言，建議須對(duì)此項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注。
(2)持續(xù)低速率充電。此項(xiàng)目測(cè)試對(duì)象是電芯。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將已經(jīng)滿(mǎn)充電的電芯按照制造商規(guī)定的充電方式持續(xù)充電28天。此項(xiàng)目在其它安全標(biāo)準(zhǔn)中并不常見(jiàn)，鑒于電池制造商規(guī)定的充電方式基本都是恒流恒壓充電，這就要求制造商在規(guī)定及限制充電電流乃至滿(mǎn)充電時(shí)的截止電壓要全面考慮，必要時(shí)須在電芯的設(shè)計(jì)時(shí)考慮耐持續(xù)充電能力。IEC 62133:2017的高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目：熱濫用測(cè)試、擠壓測(cè)試、55度短路測(cè)試、強(qiáng)制內(nèi)部短路測(cè)試等。
如果企業(yè)獲得IEC62133:2012的證書(shū)，想將證書(shū)轉(zhuǎn)換為IEC62133:2017版本，我們應(yīng)關(guān)注：
1、新版IEC62133:2017標(biāo)準(zhǔn)把鋰系電池和鎳系電池拆分成2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即鎳系電池對(duì)應(yīng)的是IEC 62133-1:2017，鋰系電池對(duì)應(yīng)的是IEC 62133-2:2017；
2、將鋰系紐扣電池納入到了新版IEC 62133-2:2017標(biāo)準(zhǔn)中；
3、電池預(yù)處理：舊版：電芯及電池需要分別在高溫和低溫條件下進(jìn)行充電預(yù)處理：新版：只需電芯按制造商宣稱(chēng)充電方法進(jìn)行充電預(yù)處理；
4、外部短路測(cè)試：舊版：電芯外部短路測(cè)試是在20±5°C環(huán)境下進(jìn)行，電池外部短路測(cè)試是在55±5°C環(huán)境下進(jìn)行；新版：電芯外部短路測(cè)試是在55±5°C環(huán)境下進(jìn)行，電池外部短路測(cè)試是在20±5°C環(huán)境下進(jìn)行；
5、熱沖擊測(cè)試：舊版：小電芯在130±2°C烤箱內(nèi)保持10分鐘，大電芯保持30分鐘；
新版：電芯在130±2°C烤箱保持30分鐘；
6、擠壓測(cè)試：舊版：測(cè)試壓力是13±1 KN,測(cè)試截止條件有：大壓力達(dá)到；電壓下降1/3；發(fā)生10%的形變；新版：測(cè)試壓力是13 KN ± 0.78 KN,測(cè)試截止條件有：大壓力達(dá)到；電壓下降1/3。
以上是IEC體系下，針對(duì)鋰離子電池和電池組的主要測(cè)試方法和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。IEC體系下還有大量的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)，由于受篇幅的限制，本文沒(méi)有涉及，本文僅是拋磚引玉，僅供相關(guān)人員參考。
