GB 31241-2022便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子

本文件按照GB/T 1.12020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草

本文件代替 GB 31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用離子電池和電池組 安全要求》,與GB 31241一2014 相比,除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外,主要技術(shù)變化如下:

a）更改了術(shù)語(yǔ)鉀離子電池(見(jiàn) 3.1,2014 年版的 3.1)離子電池組(見(jiàn) 3.2,2014 年版的 3.2)充a)電上限電壓(見(jiàn) 3.11,2014 年版的 3.9)上限充電溫度(見(jiàn) 3.23,201 年版的 3.19)及上限放電溫度(見(jiàn)3.25,2014 年版的 3.20)的定義;增加了術(shù)語(yǔ)標(biāo)稱電壓(見(jiàn) 3.7)額定能量(見(jiàn) 3.9)、參考試驗(yàn)電流(見(jiàn) 3.10)、充電限制電壓(見(jiàn) 3.13)、放電終止電壓(見(jiàn) 3.14)下限充電溫度(見(jiàn)3.24)下限放電溫度(見(jiàn) 3,26)及可允許的最高電池表面溫度(見(jiàn) 3.27)及定義;刪除了術(shù)語(yǔ)泄氣(見(jiàn)2014 年版的 3.22)及破裂(見(jiàn) 2014 年版的 3.23)及定義;

b）更改了電壓測(cè)量公差[見(jiàn) 4.3a),2014 年版的 4.3a),增加了轉(zhuǎn)速測(cè)量公差見(jiàn)4.3f)7:

c)更改了溫度測(cè)量方法(見(jiàn) 4.4,2014 年版的 4.4)、測(cè)試用充放電程序(見(jiàn) 4.5,2014 年版的 4.5)樣品的要求(見(jiàn)4.7.1,2014 年版的 4,7.1)樣品容量測(cè)試(見(jiàn)4,7.3,2014 年版的 4.7.3)樣品預(yù)處理(見(jiàn)4,7.4,2014 年版的 4,7,4)、試驗(yàn)項(xiàng)目(見(jiàn) 4,7,5,20 年版的 4.7,5)及試驗(yàn)順序(見(jiàn)4.7.6,2014 年版的 4.7.6);

d）更改了一般安全性的考慮(見(jiàn) 5.1,2014 年版的 5.1)安全工作參數(shù)(見(jiàn) 5.2,214 年版的 5.2)d及標(biāo)識(shí)和警示說(shuō)明(見(jiàn) 5.3,2014 年版的5.3)的要求;

e)更改了高溫外部短路(見(jiàn)6,1,2014 年版的 6.1)過(guò)充電(見(jiàn) 6.2,2014 年版的 6.2)及強(qiáng)制放電e(見(jiàn)6.3,2014年版的6.3),刪除了常溫外部短路(見(jiàn) 2014 年版的 6.1);

f)更改了低氣壓(見(jiàn)7.1,2014 年版的 7.1)溫度循環(huán)(見(jiàn)7.2,2014 年版的 7.2)振動(dòng)(見(jiàn)7.3,2014年版的 7.3)、加速度沖擊(見(jiàn) 7.4,2014 年版的 7.4)及擠壓(見(jiàn)7.6,2014 年版的 7.6);

g)更改了低氣壓(見(jiàn)8.1,2014 年版的 8.1)、溫度循環(huán)(見(jiàn) 8,2,2014 年版的 8.2)振動(dòng)(見(jiàn) 8.3,2014g年版的 8.3)、跌落(見(jiàn)8.5,2014 年版的 8.5)及阻燃要求(見(jiàn) 8.9,2014 年版的 8.9);

h）更改了概述(見(jiàn)9.1,2014 年版的 9.1)過(guò)壓充電(見(jiàn) 9.2,2014 年版的 .2)、過(guò)流充電(見(jiàn) 9.3b2014 年版的 9.3)、過(guò)流放電(見(jiàn) 9,5,2014 年版的 9.5)及反向充電(見(jiàn) 9.72014 年版的 9,7),并將靜電放電移至樣品預(yù)處理(見(jiàn) 4.7.4,2014 年版的 9.8)中;

i)更改了概述(見(jiàn)第 10 章2014 年版的 10.1)過(guò)流充電保護(hù)(見(jiàn) 10,2,2014 年版的 10.3)及過(guò)流放電保護(hù)(見(jiàn) 10.4,2014 年版的 10.5),刪除了耐高壓(見(jiàn) 2014 年版的 10.7);

j)更改了概述(見(jiàn)第 11章2014 年版的 11.1)及充放電溫度控制(見(jiàn) 11.5.2014 年版的116):

k)更改了一致性要求(見(jiàn)12.1,2014 年版的12.1)及試驗(yàn)要求(見(jiàn)12.2,2014 年版的12.2);

l)增加了工作范圍示例(見(jiàn)附錄 A)吞咽量規(guī)試驗(yàn)工裝(見(jiàn)附錄C中C,1)安全關(guān)鍵元器件參考標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)附錄 D)及可燃性試驗(yàn)方法(見(jiàn)附錄 F);

m)更改了試驗(yàn)順序(見(jiàn)附錄 B,2014 年版的附錄C);

n)刪除了質(zhì)量控制過(guò)程要求示例(見(jiàn) 2014 年版的附錄 A)設(shè)計(jì)和制造工藝(見(jiàn)2014 年版的附錄n)B)、鉆酸鯉-石墨體系電池的工作范圍示例(見(jiàn) 2014 年版的附錄 D)及重物沖擊試驗(yàn)工裝(見(jiàn)2014 年版的 E.1)。

電池電安全試驗(yàn)

6.1高溫外部短路

將電池按照 4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,放置在 57C4C的環(huán)境中待電池表面溫度達(dá)到57C士4C后,再放置30 mn。然后在此環(huán)境溫度下用導(dǎo)線連接電池正負(fù)極端,并確保全部外部電陽(yáng)為80m220m2。試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)電池溫度變化,當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一時(shí)，試驗(yàn)終止:a)電池溫度下降值達(dá)到溫度最大值的 20%;b)短接時(shí)間達(dá)到24 h。當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí),a)和b)選較嚴(yán)者。電池應(yīng)不起火、不爆炸。

6.2過(guò)充電

將電池按照4.5.2 規(guī)定的試驗(yàn)方法放完電后,先用最大充電電流(I)恒流充電至表8的試驗(yàn)電壓然后以該電壓值恒壓充電。過(guò)充電試驗(yàn)電壓與充電限制電壓關(guān)系示意圖見(jiàn)圖1。

試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)電池溫度變化,當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一時(shí),試驗(yàn)終止:電池持續(xù)充電時(shí)間達(dá)到7h或制造商定義充電時(shí)間中較大值;a)b)電池溫度下降值達(dá)到溫度最大值的20%。當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí),a)和b)選較嚴(yán)者。電池應(yīng)不起火不爆炸。

6.3強(qiáng)制放電

將電池按照 4.5.2規(guī)定的試驗(yàn)方法放完電后，以 11A 的電流進(jìn)行反向充電至負(fù)的充電上限電壓(-U.)反向充電時(shí)間共計(jì)90min。

如果在反向充電 90 min內(nèi)電壓達(dá)到負(fù)的充電上限電壓(-U)應(yīng)通過(guò)減小電流保持該電壓繼續(xù)進(jìn)行反向充電，反向充電共計(jì)90min后終止試驗(yàn),如圖2中情況1所示。

如果在反向充電90min內(nèi)電壓未達(dá)到負(fù)的充電上限電壓(-U)則反向充電共計(jì)90min后止試驗(yàn),如圖2中情況2所示

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

7 電池環(huán)境安全試驗(yàn)

注:本章僅適用于鯉離子電池

7.1 低氣壓

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,將電池放置于 20C5C的真空箱中抽真空將箱內(nèi)壓強(qiáng)降低至11.6kPa(模擬海拔15240m),并保持6h。具體試驗(yàn)方法按照GB/T242321中的相關(guān)規(guī)定。電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

7.2溫度循環(huán)

將充滿電的電池放置在溫度為 20C士5C的可控溫的箱體中進(jìn)行如下步驟將試驗(yàn)箱溫度升高為72C士2C,并保持6h;a)

將試驗(yàn)箱溫度降為一40C士2C,并保持6h;b)

重復(fù)步驟a)~b),共循環(huán)10次;c)

d)在室溫20C士5C下至少保存6h。

試驗(yàn)過(guò)程中每?jī)蓚€(gè)溫度之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于30min,步驟示意圖見(jiàn)圖3具體試驗(yàn)方法按照GB/T2423.22中的相關(guān)規(guī)定。

7.3 振動(dòng)

將充滿電的電池緊固在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上,按表9中參數(shù)進(jìn)行正弦振動(dòng)測(cè)試

每個(gè)方向進(jìn)行12個(gè)循環(huán),每個(gè)方向循環(huán)時(shí)間共計(jì)3h的振動(dòng)

圓柱型和紐扣型電池按照其軸向和徑向兩個(gè)方向進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),方型和軟包裝電池按照三個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。

具體試驗(yàn)方法按照GB/T242310的相關(guān)規(guī)定電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

7.4加速度沖擊

將充滿電的電池固定在沖擊臺(tái)上,進(jìn)行半正弦脈沖沖擊試驗(yàn),在最初的3ms內(nèi)最小平均加速度為75g,峰值加速度為150g.25g脈沖持續(xù)時(shí)間為6ms1s。電池每個(gè)方向進(jìn)行三次加速度沖擊試驗(yàn)。

圓柱型和紐扣型電池按照其軸向和徑向兩個(gè)方向進(jìn)行沖擊試驗(yàn),方型和軟包裝電池按照三個(gè)相工垂直的方向依次進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。

具體試驗(yàn)方法按照GB/T24235的相關(guān)規(guī)定

電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液

7.5跌落

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,按1的跌落高度自由落體跌落于混凝土板上。圓柱型和紐扣型電池兩個(gè)端面各跌落一次,圓柱面跌落兩次,共計(jì)進(jìn)行四次跌落試驗(yàn);方型和軟包裝電池每個(gè)面各跌落一次,共進(jìn)行六次試驗(yàn)。

電池應(yīng)不起火、不爆炸。

7.6 擠壓

將電池按照 4.5.1 規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,將電池置于兩個(gè)平面內(nèi)，垂直于極板方向進(jìn)行擠壓，兩平板間施加13.0kN±0.78 kN的擠壓力,擠壓電池的速度為0.1mm/s。一旦壓力達(dá)到最大值或電池的電壓下降三分之一,即可停止擠壓試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中電池應(yīng)防止發(fā)生外部短路。

圓柱型電池?cái)D壓時(shí)使其縱軸向與兩平板平行,扣式電池采用電池上下兩面與兩平板平行的方式進(jìn)行擠壓試驗(yàn),方型電池(硬殼),長(zhǎng)度小于 25 mm 的方型軟包裝電池及其他類型電池只對(duì)電池的寬面進(jìn)行擠壓試驗(yàn)。對(duì)于樣品長(zhǎng)度不小于 25 mm 的方型軟包裝電池需將直徑 25 mm 的鋼質(zhì)半圓體置于電池寬面上進(jìn)行擠壓,半圓柱體縱軸經(jīng)過(guò)寬面幾何中心且與電池極耳方向垂直,長(zhǎng)度需大于被擠壓電池尺寸,擠壓力達(dá)到表10中軟包裝電池寬度對(duì)應(yīng)擠壓力后截止。

試驗(yàn)中電池放置方式參照?qǐng)D 4 所示。1個(gè)樣品只做一次擠壓試驗(yàn)。擠壓過(guò)程中,擠壓達(dá)到截止條件和擠壓裝置停止的時(shí)間間隔應(yīng)不大于100ms。

GB 31241-2022便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子

7.7 重物沖擊

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,將電池置于平臺(tái)表面,將直徑為15.8mm0.2mm的金屬棒橫置在電池幾何中心上表面,采用質(zhì)量為9.1kg0.1kg的重物從610mm25mm的高處由落體狀態(tài)撞擊放有金屬棒的電池表面,并觀察6h。

要求圓柱型電池沖擊試驗(yàn)時(shí)使其縱軸向與重物表面平行,金屬棒與電池縱軸向垂直且盡量與沖擊面平行,方型電池只對(duì)寬面進(jìn)行沖擊試驗(yàn)?？凼诫姵剡M(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)將金屬棒橫跨過(guò)電池表面中心1個(gè)樣品只做一次沖擊試驗(yàn)

電池應(yīng)不起火、不爆炸

注:對(duì)于軟包裝電池,本條不適用

7.8熱濫用

將電池按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后，將電池放人試驗(yàn)箱中。試驗(yàn)箱以5C/min2C/min的溫升速率進(jìn)行升溫，當(dāng)箱內(nèi)溫度達(dá)到130C士2C后恒溫,并持續(xù)30min。電池應(yīng)不起火、不爆炸。

7.9燃燒噴射

將電池按照 4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,再將電池放置在試驗(yàn)工裝的鋼絲網(wǎng)上,試驗(yàn)工裝見(jiàn)附錄C的C.2。如果試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)電池滑落的情況時(shí),可用單根金屬絲把電池樣品固定在鋼絲網(wǎng)上;如果無(wú)此類情況發(fā)生,則不可以捆綁電池。用火焰加熱電池,當(dāng)出現(xiàn)以下三種情況時(shí)停止加熱:

a)電池爆炸;

b)電池完全燃燒;

c)持續(xù)加熱30min,但電池未起火、未爆

試驗(yàn)后,組成電池的部件(粉塵狀產(chǎn)物除外)或電池整體不應(yīng)穿透鋁網(wǎng)

8電池組環(huán)境安全試驗(yàn)

注;本章適用于鉀離子電池組，以及由非用戶更換型電池/電池組與其電子產(chǎn)品組成的整體樣品

8.1低氣壓

將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后進(jìn)行低氣壓試驗(yàn)，試驗(yàn)方法見(jiàn)7.1樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

8.2溫度循環(huán)

將樣品進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)方法見(jiàn)7.2樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液

8.3振動(dòng)

將樣品進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),按照三個(gè)相互垂直的方向依次進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)方法見(jiàn)7.3。樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液

8.4加速度沖擊

將樣品進(jìn)行加速度沖擊試驗(yàn),按照三個(gè)相互垂直的方向依次進(jìn)行加速度沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)方法見(jiàn)7.4。

試驗(yàn)后按照4.5規(guī)定的充放電方法繼續(xù)進(jìn)行一次放電充電循環(huán)樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

85跌落

將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后,按表11的跌落高度自由落體跌落于混凝土板上

對(duì)圓柱型和紐扣型電池組兩個(gè)端面各跌落一次,圓柱面跌落兩次，共進(jìn)行4 次跌落試驗(yàn):對(duì)方型申池組每個(gè)面各跌落一次，共進(jìn)行 6 次試驗(yàn)。對(duì)非用戶更換型電池/電池組進(jìn)行帶設(shè)備的跌落試驗(yàn)時(shí)，設(shè)備每面跌落一次。

試驗(yàn)后按照4.5規(guī)定的充放電方法繼續(xù)進(jìn)行一次放電充電循環(huán)樣品應(yīng)不起火不爆炸、不漏液。

8.6應(yīng)力消除

模壓或注塑成形的外殼或結(jié)構(gòu)中包含的熱塑性材料應(yīng)能保證在釋放由模壓或注塑成形所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力時(shí),均不應(yīng)發(fā)生影響安全的收縮或形變。

將樣品按照4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后放在70C2C的鼓風(fēng)恒溫箱中擱置7h,然后取出樣品并恢復(fù)至室溫。

樣品不應(yīng)發(fā)生導(dǎo)致內(nèi)部組成暴露或影響安全的物理形變

8.7高溫使用

樣品在高溫條件下使用應(yīng)具有足夠的安全性

通過(guò)以下高溫試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其是否合格。

將樣品按照 4.5.1規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后置于高溫試驗(yàn)箱內(nèi)，試驗(yàn)箱內(nèi)溫度設(shè)為制造商規(guī)定的電池組的充電上限溫度和放電上限溫度、電池的充電上限溫度和放電上限溫度及 80C中的最大值。待樣品表面溫度穩(wěn)定后,保持 7h。若進(jìn)行一次放電充電循環(huán)的時(shí)間大于 7 h,可將高溫試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)至本次充放電循環(huán)結(jié)束。

樣品應(yīng)滿足以下要求之一:

a)切斷電路,且不起火、不爆炸、不漏液;

b)未切斷電路,在高溫試驗(yàn)過(guò)程中按照4.5 規(guī)定的充放電方法繼續(xù)進(jìn)行一次放電充電循環(huán),樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

8.8洗滌

樣品應(yīng)通過(guò)附錄E規(guī)定的洗滌試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其是否合格,或增加警示說(shuō)明警示說(shuō)明示例見(jiàn)5.3.2的示例4。警示說(shuō)明要求見(jiàn)5.3.2