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服务项目

JIS C8714 便携式电子设备使用的可移动型锂离子二次电池和电池组的安全试验

来源:吴江电池产品检测实验室 | 时间:2011-8-24 10:17:00 |  【字号:

 

3.12

电池块

在组电池内,是被并列串联的1个或者是多个单电池的集合。

4 试验条件

试验是针对表1中规定个数的单电池或者是组电池实施的。单电池的试验是按每个单电池模式实施,组电池试验是按每个组电池模式实施。

 只要没有特别规定的,凡是涉及到单电池的试验,分别使用用上限试验温度及下限试验温度充电的单电池实施。组电池的落下试验在周围环境为20±5的条件下进行。组电池的外部短路试验,分别使用用上限试验温度及下限试验温度充电的组电池,并在周围环境为20±5的条件下实施。

1---试验项目及试验数量

试验项目

单电池

组电池

压坏

上限试验温度及下限试验温度各5a

---

外部短路

上限试验温度及下限试验温度各5

上限试验温度及下限试验温度各5

外部加热

上限试验温度及下限试验温度各5

---

强制内部短路

上限试验温度及下限试验温度各5

---

落下

---

3

过充电保护

---

1

a 但是对于角形电池,长侧面用为5个,短侧面用为5个。

5 安全性的要求事项及试验

警告 关于这些试验如果不采取适当的对策的话,可能会带来危害。所以实施试验时,不单单是需要有相当资格及经验的专家在场,还需要有适当的保护措施。

5.1进行试验时的充电程序

在这里规定的单电池的试验使用于,只要没有特别规定的,周围温度为在表2中规定的上限试验温度及下限试验温度的状态下进行1-4小时安定后,并适用上限充电电压及下限充电电压,在定电压充电控制时电流值达到0.05ItA充电的电池。实施组电池的外部短路试验使用于,周围温度为表2中规定在上限试验温度及下限实验温度下,另外落下试验的周围温度在20±5,进行充电至组电池或者携带电子器械的制造事业者所规定的满充电状态的电池。单电池及组电池在充电之前,先以周围温度为20±5条件并0.2ItA的定电流下,放电至单电池制造业者制指定的放电终止电压为止。

 

    注记 ItA,用下记的公式表示(参照IEC61434

                ItA=C5Ah/lh

 

C 87142007

2---充电程序的条件

上限充电电压

最大充电电流

上限试验温度

下限试验温度

4.25V

单电池制造业者指定值

45°

10°

需要将表2中所示的值以外的上限充电电压重新适用的情况下,按照附属书B所指示的程序将针对电压变更的根据资料进行保存之后,再将该值作为上限充电电压。

需要将表2中所示的值以外的上限试验温度或下限试验温度重新适用的情况下,按照附属书B所指示的程序将针对温度变更的根据资料进行保存之后,再将该值作为上限试验温度或下限试验温度。

 但是,及时是适用表2中的值,也需要按照附属书B所指示的程序将根据资料进行保存。

 

5.2单电池的压坏试验

5.2.1要求事项

 使用携带电子器件,在日常的使用状态下,能够假定的变形范围内,不会引起冒火或者是破裂。

5.2.2试验

 只要没有特别的规定,在5.1的条件下,将充电后的单电池放入两个平板中进行挤压。根据挤压装置加13±1KN的压力。释放压力发生时间为在到达最大压力之后,电压急剧降低到开始试验时电压的1/3,或者电池高度达到10%的变形的任何一个状况发生时。圆筒形或者是角形电池的纵轴与挤压装置的平板平行进行挤压。角形单电池沿着纵轴旋转90°后再进行同样的试验,使电池的长侧面与短侧面的双方都可以收到压力。一个样品只接受一个方向的加压力。因此,不同的试验需要使用不同的样品。

5.3单电池的外部短路试验

5.301要求事项

通过将单电池的正极负极进行短路,不会引起冒火或破裂。

5.3.2试验

 只要没有特别的规定,在5.1的条件下将充电后的单电池放置在周围温度为55±5的环境下。将单电池的正电极及负电极与总计为80±20mΩ的外部阻抗进行连接,使之短路。单电池经过24小时,或者单电池的表面温度与周围温度的差达到最大值的20%以下的时间。以时间短的期间进行放置。

5.4单电池的外部加热试验

5.4.1要求事项

单电池即使异常高温,也不会引起冒火或破裂。

5.4.2试验

只要没有特别的规定,按照5.1的条件先将充电后单电池进行放置至与室温相同,然后入恒温槽中,恒温槽的温度以5±2/min的速率升温至130±2。之后在130±2的温度下保持10分钟。

5.5单电池的强制内部短路试验

5.5.1要求事项

在圆筒形及角形电池(聚合物电池除外)中故意使异物混入,即使由于异物发生内部短路也不会引起冒火。

5.5.2 试验

    如果没有特别的规定,把5.1条件下的已充电的电池电极体,在周围温度20±5,露点-25以下的环境下分解,从电池外壳取出来之后,把小镍片(高0.2mm*0.1mm,四边1mmL字形),按照表3的配置插入正极活物质和负极活物质之间。但是,和活物质层的对向部分里电极基材露出有存在的情况下,实施该部分的试验。插入后,返回到插入前的电极体配置关系,插入电解液蒸汽不能透气的柔软袋子里,封起开口部。从分解到封起开口部请在30分钟以内。把单电池的电极体,上限温度或者下限温度放置45±15分钟,从袋子里拿出来。快速放在上限温度或者下线温度,使用表3的加压治具,开始给电极体小镍片插入部的中心外加压力。用0.1mm/秒的速度让加压治具下降,使得因内部短路的电压下降到可以观测到为止一直给单电池外加压力。50mv以上的电压下降可以观测地点或者加压力到达800N的地点,哪个快就让加压治具停止下降。但是,角型单电池的情况,让加压治具停止下降要加压力400N。单电池的强制内部短路试验的程序,请参照附属书A

 

                   3-强制内部短路试验的配置以及治具

插入位置
正极活物质和负极活物质之间

从电极体的最外周部分的正极活物质涂布端开始20mm宽幅方向中央的正极活物质和隔离带之间,把L字角配置到卷入的方向。从正极活物质涂布部外侧如果有铝箔的情况,要把境露出边界的铝箔部去除。但是,角型单电池的情况下,最外周的正极活物质,或者负极活物质和隔离带之间平面部中心处,把L字角配置到卷入的方向。

插入位置
集电体和活物质之间

如果有最外周的露出铝箔和负极活物质的对向面,就从电极体的最外周部分的正极活物质涂布部端算起1mm的宽幅方向中央的露出铝箔以及隔离带之间,把L字角配置到卷入的方向。但是,圆筒形状的单电池外侧有露出铝箔的情况下,就把从露出边界的铝箔留下10mm,其余去除。

加压治具

柱子上接触表面被2mm厚的丁腈橡胶覆盖。但是,角型电池的情况,还需要,在接触表面贴上5mm2mm厚的丙烯。

5.6 组电池的落下试验

5.6.1 要求事项

   组电池里,在装有相当于最大本体质量的负荷状态下,再加上落下和冲击,组电池内部

不产生外部短路,且组电池内的单电池也不发生内部短路。

5.6.2 试验

 没有特殊规定,把用5.1的条件充电的组电池,假定使用携带电子机器依照JIS C 6950

或者JIS C6065规定的落下试验高度,假定装在使用携带电子机器或者模拟装配的状态下,给电池最坏的影响往混凝土地面方向落下1次,或者给该组电池加相同的负荷。该组电池落下的地面,不用混凝土,用铁板也可以。 

注记:参照落下试验的高度:JIS C 6950 4.2.6JIS C 6065 12.1.1,或者JIS C6065 12.1.1

5.7           组电池的外部短路试验

5.7.1要求事项

 组电池的外部短路试验实施的情况,不引起冒火或者破裂。

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5.7.2 试验

 没有特殊的规定,把按5.1的条件已充电的组电池放置在周围温度20±5的环境下,把正极端子和负极端子接到总计80±20m欧姆的外部阻抗让其短路。把组电池短路后经过的24小时期间内或者放置到在组电池容器的温度和周围温度差的最大值的20%以下,哪个时间短,放在哪个。但是,电流被停止的情况,要放置到电流被停止一个小时期间里。

5.8组电池的过充电保护的确认试验

5.8.1 要求事项

组电池内的单电池,或者单电池并列接续的电池块不超过表2的上限充电电压。但是,如果是携带电子机器,关于不超过上限充电电压不受此控制。

5.8.2试验

周围温度是20±5,按照下记方法中的任一个来做:

a)组电池1段的单电池或者电池块构成的时候,充电时候要测定单电池或者电池块上外加的电压。

b)组电池是单电池或者是2个以上电池块串联构造的时候,要边进行各单电池或者是电池块的电压计测边进行充电,同时,把一个单电池或者电池块慢慢的强制放电,测定其他的各单电池或者电池块的电压。

c)组电池是单电池或者2个以上电池块串联构造的时候,边测各个电池块的电压,边测定把超过表2的上限充电电压的电压外加电压给单电池充电停止时候的电压。

 

 

附属书A

(规定)

强制内部短路试验的程序

序文:

这份附属书,是说明和本体相关的事项。规定单电池以及组电池的制造业者实施强制内部短路试验的时候的有效程序。

警告 这些试验,如果在不采取适当对策的话就会有危害。因此试验只能由有着资格和经验的专业人士,采取合适的保护措施基础上进行实施。

 

A.1试验样品数

试验,是使用锂离子蓄电池的单电池,试验个数是n=5个。但是,在上限压力达到之前还不能确认短路的情况下,可以就将试验个数追加到最大n=10个。

 

A.2进行试验的充电程序

A.2.1 把试验使用的单电池,按照制造业者指定的充电方法,进行周围温度为20±5的充电,之后用0.2I1 A定电流放电到制造业者指定的放电终止电压。

A.2.2 把单电池,按照表A.1规定的周围温度放置1-4个小时。

A.2.3把单电池,按照表A.1规定的周围温度,按照制造业者指定的最大充电电流充电到上限充电电压实施定电流充电。接着,在上限充电电压进行定电压充电,充电到充电电流低到0.05I1A即停止充电。但是,使用表2揭示的上限充电电流以外的充电电压的时候,就要用该充电电压进行充电。

 

 

A.1-单电池实验的周围温度

程序项目

下限试验温度的试验

上限试验温度的试验

A.2.2

10±2

45±2

A.2.3

10±2

45±2

A.4.1

5

50

A.4.2.1

10±2

45±2

A.4.3.1

10±2

45±2

注:适用表2显示的条件以及下限试验温度的情况

 

A.3 小镍片的配置程序

这个项目的作业要在周围温度20±5,露点-25以下的环境进行。

A.3.1 充电完成的电池的分解

按照A.2的程序充电,进行单电池分解,将电极体取出。

A.3.2 小镍片的形状以及材质

引起强制内部短路用的小镍片的形状如图A.1所示。高0.2mm、宽幅0.1mm、边1mmL形(角度约90°)材质为镍【纯度99%(质量分率)以上】。

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A3.3小镍片的配置

小镍片在电极体中的配置位置,如下。

a)   圆筒形电池 圆筒形电池的小镍片的配置位置如图A.2所示。

1 正极活性物质部 负极活性物质部之间【对应 A .2a

1.1)最外周有正极铝芯体(以下称铝箔。)的情况下,在活性物质部和铝箔的分界处用绝缘性剪刀将铝箔切断。

1.2)小镍片的方向是朝向角卷入的方向,小镍片的位置是距切断部开始取20㎜,小镍片是配置在正极活性物质部和隔离带之间。

1.3)对隔离带上的小镍片的位置做标志。

2正极铝箔部 — 负极活性物质部之间【对应 A .2b   用于最外周露出的铝箔和负极活性物质部相对面的情况下。

2.1)最外周露出的铝箔和负极活性物质部相对面的情况时,在活性物质部和铝箔的分界处,将露出的铝箔留出10㎜,用绝缘性剪刀切断。

2.2)小镍片的方向是朝向角卷入的方向,小镍片的位置是距正极活性物质部的边缘1㎜的铝箔上,小镍片配置在铝箔和隔离带之间。

2.3)对隔离带上的小镍片的位置做标志。

\

 

 

 

 

b)        角形电池 角形电池进行防止短路处理后再配置小镍片。防止短路处理是为了防止在作业过程中突然发生短路,在与小镍片部分相对的隔离带和负极之间插入绝缘膜。

角形电池的小镍片的配置位置,如图A.3所示。

1正极活性物质部分 负极活性物质部分之间 【对应 A .3a

1.1)在最外周的正极活性物质部和隔离带之间,或者负极活性物质部和隔离带之间配置小镍片。电池外包装是铝壳的情况下时,在正极活性物质和隔离带之间配置小镍片。

 

1.2)因为小镍片的方向是朝向角卷入的方向,小镍片的位置是在扁平卷回的平面部的中心(对角线的交点)。

2正极铝箔部 负极活性物质部之间 【对应 A .3b 用于最外周露出的铝箔和负极活性物质向对面的情况时,如下。

2.1)最外周露出的铝箔和负极活性物质向对面的情况时,小镍片配置在露出的铝箔和隔离带之间。

2.2)小镍片的方向是朝向角卷入的方向,小镍片的位置是在扁平卷回的平面部的中心(宽度方向的中心部),小镍片配置在露出的铝箔和负极活性物质之间。

 

A.3.4 返卷

配置小镍片后的电极体的返卷步骤如下所示。

另外,返卷是为了回到分解前的配置关系。

a)       圆柱形电池

1为了防止在作业过程中突然发生短路,在与小镍片部分相对的隔离带和负极之间插入绝缘膜。

2 卷散了的电极要全部重新卷,用胶带固定。

3 在最外周的小镍片插入位置的隔离带上做标志。

b 角形电池

1卷散了的电极要全部重新卷,用胶带固定。

2小镍片位置的隔离带上做标志。

3做标志处重复贴2片胶带(胶带基材厚25μm,宽10㎜)。

A.3.5 电极体的封入

为了防止电解液干了,电极装入带拉锁的聚乙烯制袋子。并且,要把带拉锁的聚乙烯制袋子放入密闭式的铝laminate中。A.3.1A.3.5的工程在30分钟以内完成。

A.4  加压的步骤

放入备用恒温槽待试验温度稳定后,加压装置在内部设置的试验用恒温槽中加压。具体如下。

A.4.1 备用恒温槽的温度调节

A.1规定的温度设定备用加热恒温槽,将装有密闭式的铝laminate包装的电极体投入其中,放置45±15分钟。

A.4.2试验用恒温槽的设置

A.4.2.1 从密闭式的铝laminate包装中取出电极体,按表A.1规定的温度设定了试验用恒温槽内安装电压测定端子·热电偶的端子

,为使标志位置在加压治具的中央,给电极体安装设置加压装置。进行此作业时,为防止电解液蒸发,所以需在2分钟以内。

A.4.2.2 抽出防止短路的绝缘膜,关上恒温槽。

A.4.3 强制内部短路

A.4.3.1 确认电极体的温度在表A.1规定的温度范围内后,开始试验。

A.4.3.2 用图A.4规定的加压治具(宽度10㎜×10㎜的不锈钢方柱上加2㎜厚的腈基丁二烯橡胶,角形用的的前端追加了大小:5×5㎜,厚度:2㎜的丙烯板的加压治具),以0.1/秒的速度下降加压治具。

 

 

 

 

A.4.4 加压停止

单电池电极体的电压随时测定(电压测定间隔是100 point/s 以上),加压到短路为止(当检测出比初期电压下降50mV以上时,则为短路)。看到短路时停止下降加压治具,30秒后放开加压。看不到短路的情况下的加压力的上限,圆柱形的是800N,角形的是400N,当各自的加压力达到时,放开加压。

A.5 判定的步骤

确认短路时的加压力的记录,无起火。

JIS C 8714:2007

携带电子机器用锂离子蓄电池的单电池和组电池的安全性试验

解说

 

这个解说是对本书及附属书里规定、记载的事项和与此相关联的事项进行说明的,不是规定的一部分。

这个解说是财团法人日本规格协会编辑、发行的,关于这个解说相关的问题,请咨询财团法人日本规格协会。

1.       制定的宗旨

这个规格是2007年,携带电子机器用的锂离子蓄电池及组电池的安全性试验时制定的规格。为了能安全使用锂离子蓄电池,设计、制造锂离子蓄电池的单电池或组电池的人员严格遵守JIS C 8712:2006规定的小型二次电池的安全基准。虽然如此,锂离子蓄电池每年积蓄能源密度增大,偏离出正程序的场合,会发生冒火这种罕见的现象。如果只是过去的JIS C 8712试验基准和JIS Q 9000系列的管理程序的话,不能够完全回避冒火这种现象。基于这一点,本规格从确保更高水准安全性的观点出发,规定了与单电池、组电池及携带电子机器本体相关联的锂离子蓄电池的评价安全性的实验方法,实现了本电池的安全使用。

还有,对应的国际规格现阶段还没有被制定。

2 制定的经过

即使是在密闭型的小型二次电池里面也有作为锂离子蓄电池的安全性相关的国际规格,IEC 62133:2002(Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes—Safety requirements for portable sealed secondary cells, and for batteries made from them, for use in portable applications)被制定。另一方面,JIS也为了对应这个国际规格,制定了JIS C 8712:2006(密闭型小型二次电池的安全性)

2006年夏天发生了组电池的冒火事故,以这件事为契机,关于制定更加安全利用锂离子蓄电池方针的必要性提高了。

20068月,经济产业省从消费经济审议会议制品安全部门的下属机关从大学、研究机关招聘有识之士,设置了“笔记本电脑用锂离子电池安全确保WG”,为了确保锂离子蓄电池的安全性,进行了技术法案的探讨。20073月,就“有关子电池的安全性确保”进行了答复。为了确保锂离子电池的安全性,在国内,为了电池的安全确保汇总必要的技术基准,面向基准的适合业务化的探讨在快速进展的同时,为了普及这个性能基准和判定手法,积极地面向国际标准化进行解决是很重要的,另外,电池制造业者及机器制造业者,在提高电池自身安全性,及致力于机器的安全使用的同时,关于业界的统一应该遵守的事项整理成指导方针,相关事业人员要严格遵守指导方针是极为重要的。

同时在200611月电子情报技术产业协会(JEITA)和电池工业会(BAJ)各自设置了“笔记本PC锂离子电池安全利用特别委员会”和“锂离子电池安全性及安全使用特别委员会”,为了共同安全使用锂离子蓄电池,整理出了组电池和PC系统的设计、评价是应该留意的项目,并在20074月发行了“笔记本型PC锂离子二次电池的安全利用相关入门书”。入门书里,就笔记本电脑的用途进行了讨论,即使万一导电性的异物混入,为确保单电池的安全使用,新的试验方法的提案和安全使用电池的条件的明确化,对组电池的设计指导方针进行了阐述。

20076月,受到经济产业大臣的咨询,消费经济审议会制品安全会上,审议了把锂离子蓄电池当做消费生活用品安全法的特定制品,沿着这一问题开始了探讨。在探讨过程中,制定了试验方法JIS,法令方面发行了引用JIS的方针,并决定了JIS C 8714。以后,显示了比起消费生活用制品,电器用品安全法更加妥当的倾向。

20078月,为探讨修改IEC 62133Sub WG提出了同一个的提案。

 

审议中的问题事项

关于这个规格所规定的项目已经成了议论,规定选择充电电压和温度其结果带来效果的项目。本体的表2上记载的上限充电电压,上限试验温度和下限试验温度的规定值的妥当性成了问题。规定值决定的原委是,锂离子蓄电池的国内制造业者比较了实验结果及根据故障诊断解析,应该记述规定值,得到更强的约束力的更为妥当的结论。在附属书B里,关于单电池的依据,上限试验温度及下限试验温度和给上限试验温度加上5度及给下限试验温度降低5度的实验重复了,是个问题。结论是,更严格的条件实验的时候,应该包含低的温度的实验结果。

关于上限充电温度、下限充电温度及高温度区域,低温度区域的充电条件的试验是否应该规定是个问题。作为使用最频繁的领域,从安全性的角度来看,关于最为重要的标准温度的条件,本规定里规定,关于其他的条件,由单电池制造业者一个一个进行试验,验证之后,才决定的结论。

IEC62133改定提案,JIS C 8714JIS C 8712的统合时的实验条件,必要条件的整合成了问题,制定后的统一讨论。

 

4 使用范围(本体的第一条款)

这个规格的对象是圆筒型及角型的锂离子蓄电池及锂离子聚合物蓄电池,锂离子聚合物蓄电池有区别的试验项目,适用范围里特别记载。关于使用蓄电池的携带电子机器,整理了其范围在解说表1里面显示。首先,以日本标准商品的分类的项目为基准,整理电器、电子机器,选择适用民生用电子机器器具。用电来启动的机械器具,用电作为情报传达的媒体的机械器具作为民生用的电子器械器具。其次,在这些民生用电子机械器具里,能够随身携带的机械器具定义为携带电子机器。使用蓄电池能够搬运的东西也在这个范围内。还有这个规格对一般情况下使用时可能容易拆卸的蓄电池也为对象。

并且规定了,通常的状态下以蓄电池为对象,通常使用时和预见可能误用的时候,且通过与蓄电池相关的错误的木解析预见的冒火等的重大事项可能性的不良的试验方法。

再者,这个规格是参照“制定电器用品的技术上的基准(锂离子蓄电池关系)”,规定确认省令的运用基准适合的时候实施的试验方法。

 

解说表1-携带电子机器的范围

下列的民生用电子机械器具(日本标准商品分类)里,把能够随身带的装置称作“携带电子机器”

60 民生用电器电子机械器具

    601 影像机器(比如 摄像机)

    602 音声机器 (比如 携带式音频)

    603 民生用电子机器的关联机器

    609 其他的民生用的电器、电子机械器具

    52 电子计算机及关联机器(比如 笔记本电脑)

    54 信息通信机器(比如 手机)

 

 

5 规定项目内容

5.1 引用规格(本体第2条)

此规格记载了被引用的日本工业规格。

并且,记载了对应各个日本工业规格的国际规格的注释。

5.2 用语及定义(本体第3条)

 本规格中规定的用语与定义,与JIS C8712中记载的内容基本相同。并且,在此规格中,关于上限充电电压,最大充电电流,低温度域,高温度域,标准温度域,下限充电温度,上限充电温度,携带电子器械等,模型,电池块,下限试验温度以及上限试验温度的用语,

需要特别进行明确的,进行定义。

5.3 试验条件(本体第4条)

在此规定了实验进行时的条件

5.3.1 温度条件

· 单电池的试验及组电池的外部短路试验,使用用标准温度域的上下限温度及上限试验温度与下限试验温度进行充电的电池。此条件的话,由于是充电到上限充电电压,使用最大充电电流进行充电的电池,所以从安全性的观点来看的话,是最为严格的状态,采用的也是比JIS C8712的实验条件更为严格的条件。

· 关于组电池的落下试验,20状态下用已充电的电池。落下试验是关于组电池构造强度的实验,所以判定基准为组电池内部的外部短路及组电池内的单电池内部短路,因此考虑到不会受到充电时温度的影响,用20

5.3.2 试验个数

· 涉及到单电池的实验以及组电池外部短路试验的试验个数为5个。因为此实验不是检测不良品、电池特性的差异、及判定LOT是否合格,而是判定电池安全性的设计水平,所以判断考虑使用5个电池进行试验的话,应该足够。

· 关于组电池的落下试验,试验个数为3个。由于此实验只是物理性强度的实验,所以为了不受到化学反应的影响,试验容易再现,所以判断考虑使用3个电池进行试验的话,应该足够。

5.4 安全性的要求事项及实验(本体第5条)

警告 关于此些试验,如果不采取适当的对策,会带来一些危害。所以本实验必须是具有恰当资格与经验的专门人员,在具备相关保护措施的条件下才可以实施。

警告中记载的所谓具有恰当资格与经验的专门人员,指的是对于电池安全性试验具有经验的人员,或者是接受过关于本规格的安全性实验的教育或训练的人员,或者是有电池涉及经验的人员。

5.4.1 试验进行的充电程序(本体的5.1

5.4.1.1 充电程序

以下记载了实验的充电程序。关于充电温度的适用理由在5.3中有记载。

· 所谓单电池的充电,指的是通过一定的电流,使电池充电到上限电池电压后,再采用定电压条件进行充电。充电时使用最大充电电流进行的原因是想要对最大充电电流时的安全性进行评价。另外,上限充电电压条件所做的实验,由于受到了充电终了条件的影响,所以在此规格中,采用的终了充电条件为充电直到0.05ItA

· 组电池的充电条件由于组电池或者携带电子器械本体各不相同,所以用在5.1中有记载关于组电池以及携带电子器械等的制造事业者所制定的充电条件。

· 在充电前,如果不将电池在以一定条件下进行放电的话,会导致充电程度产生差异,并影响到电池的各种特性。因此,使用与JIS C8712中规定的方法所相同的方法进行放电。

5.4.1.2充电程序条件

关于作为代表性的正极材料为钴酸锂,负极材料为石墨的锂电池蓄电电池,从安全性的观点来看的话,单电池被容许可能的上限的单电池的充电电压定为4.25V。另外,标准温度域为1045,所以将此上下限温度定为上限试验温度及下限试验温度。最大充电电流由于需要根据电池的设计仕样,所以由电池制造者进行规定。由于使用的电池是经过上限充电电源及标准温度域的上下限温度充电了的电池,所以采用的试验条件比JIS C7812更为严格。

· 本体表2中揭示的上限充电电压,上限试验温度及下限试验温度,是根据现在为主流的正极材料为钴酸锂,负极材料为石墨的模型为基准制定的。关于表2的值,考虑到以下的事项,进行了规定。

a) 设定上限充电电压为4.25V的情况:正极LiCoO2的安定性低下的初始单电池电压

b) 设定下限充电电压为10的情况:根据低温条件下的容许以外的充电条件进行Li析出

c) 设定上限充电温度为45的情况:从正极脱离过剩Li离子的及发热开始温度高而产生的影响。

· 根据正极材料为钴酸锂以外的材料或者是正负极容量比的变更等的设计要素,也适用有与4.25V不同值的情况。这种情况的程序记载在附属书B中。

· 根据单电池的电解液等的电池构成要素的热稳定性要素,也有适用于与1045不同的标准温度域的情况。这种情况的程序记载在附属书B中。

· 由于单电池性能变更,如果仍按照在表2中揭示的上限充电电压,上限试验温度及下限试验温度的条件,存在采用电池材料构成发生变更的模型的情况,比如说正极材料为锰系或者为镍钴锰系的过渡金属氧化物锂离子化合物,负极为锂合金。这种情况的程序记载在附属书B中。

 

5.4.2        单片电池的压坏试验(主体的5.2

电池承受巨大压力时会被压坏,电池内部正负极之间的距离会缩小,最终正负极直接接触造成短路,结果可能引起破裂,起火等。这个试验,假定在日常生活中,比如自行车的踩踏。方法是用与相当自行车重量的13kN的力外加在电池上。从再现试验得出的变形量需要规定一下,稳定变形的条件下,变形量规定为10%。另外,在手机等便携电子产品中组装好的状态下,进行13kN的压坏试验,因为变形量是电池高度的10%以下,所以作为日常的使用状态来考虑。通过本试验,只要单电池的压坏承受性可以确保的话,电池组的承受性也能得到保证。所以这个试验只考虑单电池的情况。再者,由于使用的是在上限充电电压和标准温度上下限温度范围内的充电电池,所以试验条件比JIS C 8712更为严格。

5.4.3    单电池的外部短路试验 (主体的5.3

电池的正负极端子短路时,会产生巨大的电流并放电,出现发热,温度急剧上升的现象。结果,温度上升幅度较大的情况下,电池有可能会破裂,起火。本试验就是检验电池外部短路的状况。单电池的话,55的条件比20来得严格,采用囊括20条件下的55的试验。另一方面,在JIS C 8712中规定连接的电阻值是不满100mΩ,作为再现试验的条件采用80±20mΩ。由于使用的是在上限充电电压和标准温度上下限范围内的充电电池,所以试验条件比JIS C 8712更为严格。

5.4.4    单电池的外部加热试验 (主体的5.4

当电池被极端加热时,正负极之间的隔离带会受热溶解,而失去隔离的机能,形成内部短路,电池内发生急剧反应,严重发热。结果可能导致电池起火,破裂。这个试验是考虑了各种温度异常上升的情况:把电池或者装有电池的机器放置在某些热源地的附近,极端受热的误用等等。例如夏季炎热的天气下,将电池放置在车上暴晒;家庭中将电池放置在煤气取暖器,石油取暖器等的吹气口;还有温度控制装置出现故障导致异常等等。基于上述异常情况的最大温度为100120以下,本试验的温度设定为130。通过本试验,若单电池的耐热性可以确保的话组装电池也能得到保证。所以只假定了单电池的情况。再者,由于使用的是在上限充电电压和标准温度上下限范围内的充电电池,所以采用的试验条件比JIS C 8712更为严格。

5.4.5   单电池的强制内部短路试验 (主体的5.5

当电池内混入导电的异物时会形成局部短路,电池内发生急剧反应,并且急剧发热。结果可能导致电池起火,破裂。本试验是假定电池内部发生短路。具体方法是再现电极间的内部短路程序。小镍片插入的位置是正极活性物质与负极活性物质之间,及最外圈的外露铝箔和负极活性物质的相对面,这部分有可能发生短路,所以对其进行试验。另外,由于聚合物电池的外包装是铝塑膜,较难施加压力,固化的电解液不易对隔离带产生压力,因而不会出现内部短路,不对其做实验。

5.4.6    电池组的落下试验 (主体的5.6

手机等便携式电子制品掉到地上后,制品中的电池组内部会发生外部短路,或者电池组内的单电池发生内部短路。本实验是假定装有组电池的携带电子机器落下状态的实验。落下的高度是采用各携带电子产品(JIS C 6950,JIS C 6065)的安全性试验规定的高度。再者,落下时是朝着对电池组影响最大的方向,可视为最严格的条件。用模拟冲击的装备(dummy weight的装着和冲击等),可视为同等的试验。

5.4.7   电池组的外部短路试验 (主体的5.7

 5.3的单电池的外部短路试验一样,本实验是假设电池组外部短路的情况。电池组的试验温度与单电池不同,设为20。通常,电池组装有保护元件,在高温下电流会被中途截断。而且,由于高温下阻抗值会增加,短路时电流会减少,所以20的条件比较严格。此外,考虑到55的单电池试验另外做的,通过此试验与20的电池组外部短路试验已包含55外部短路试验。另外,装有保护元件的状态下,电流中断后变化急速收缩,电流停止后经过一个小时,十分充分。再者,由于使用的是在上限充电电压和标准温度上下限范围内的充电电池,所以采用的试验条件比JIS C 8712更为严格。

5.4.8 电池组的过充电保护的确认试验 (主体的5.8

给电池组内的单电池充电时,如果电压超过上限,锂离子从正极活物质过剩脱离,破坏结晶构造,容易放出氧气。而且可能从负极材料碳素上析出锂。一旦变成这种状态,与正常规定条件下的充电相比,发生内部短路等热失控的可能性比较高。为了避免这种状态,本试验是检验电池是否具备过充电保护的控制机能。然而,便携式电子产品中,具备同等机能的时候、机器自身拥有保护手段的时候,电池组的过充电保护试验免除。

以下是规定过充电保护的确认方法

a) 单片电池或是1块电池块的情况下,因为电池组和单片电池的电压是相等的。所以只要确认电池组的电压未超过上限充电电压,就可以确认具备过充电保护能力。

b) 2个以上的电池连接的情况下,让一个电池块放电,只要打乱和另一个电池块之间的电压差,就能有意地制造出其他的电池块的过充电状态,再确认电压是否超过上限。

c) 若是2个以上的电池组连接的话,电源给电池芯提供电压,确认充电是否停止。

5.4.9       强制内部短路试验的程序(附书A

    本规格中,5.5的强制内部短路试验是新规定的,所以记录下进行试验时的详细程序。

5.4.10   新的充电条件以及决定样品采用的程序(附书B

5.1的试验的充电程序中,新的充电条件和样品采用的决定程序都有记录下来。详细程序写在这里。材料和单电池的试验两个都有记录的话,到此为止的结果全都保管起来。

 

6. 未决定事项

   针对IEC 62133(碱性或非酸性电解质所组成的二次电池以及蓄电池——可携式密封二次电池的使用的安全要求事项),基于本篇JIS C 8714的内容进行改订提案,审议结果表明,两者可能会有不同的部分。再者,如果修订IEC 62133的话,JIS C 8712(密闭型小型二次电池的安全性)以及本篇也要探讨下是否相应地进行改正。

 

7 关于引用的事项

5.4(单电池的外部加热试验)的5.4.1(要求事项)和5.4.2(试验)除了在要求事项中追加“单电池”外,还以转载的形式引用了JIS C 87124.3.5(加热)中的a)(要求事项)以及b)(试验)。

 

8 其他

8.1 根据JIS H 4551:2000(镍和镍合金板和条)的规定,使用的小镍片是纯度99%以上的常碳镍板或低碳镍板。由于添加铜,钼,铬之类的镍合金的导电性低,经过小镍片难以形成内部短路,所以不使用镍合金。小镍片是将经过压延作成0.1mm的箔片,切断并弯折而成。

8.2 此规格是基于过去的事故事例,以及现在技术水平可预测的危险性为基础,考虑并总结的安全性实验。因此,即使是根据满足规格的设计进行生产,针对发生的损害,结果或偶然发生的损害,任何场合下,都不对损害进行赔偿负责。(参考:损害是包括制造物责任在内的所有损害。)

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