常规锂电池原理及各国认证介绍综述-共20页课件

1、锂电池原理及各国认证介绍北测电池工程部1目录一 常规型锂电池原理二 锂电池目标市场三 各国电池相关认证介绍2一 常规锂电池原理 锂离子电池 (lithium-ion Battery) 采用锂嵌入碳作负极，钴酸锂、镍酸锂或锰酸锂等氧化物作正极，聚乙烯、聚丙烯膜作隔离层，锂盐溶于有机溶剂作电解质的锂二次电池。锂钴等氧化物、碳黑等材料与粘接剂混和制浆，涂覆在集流体铝箔上，经烘干、辊压制成正极片；石墨等负极材料涂覆在铜箔上，采用与正极相同的方法制成负极片；正、负极片间插入微孔聚丙烯等薄膜作隔离层，卷绕成柱形或矩形，装入电池壳，经焊接引电极、焊盖，再加入电解质溶液，封口。电池有圆柱形、方形、扣式等多种形

2、状，结构见图。3一常规锂电池原理方形锂离子电池结构图锂离子电池的工作电压达3.6V（正常电压范围为3.0-4.2V之间），循环寿命达500 次以上，具有比能量和工作压高、工作温度范围宽、循环寿命长、能快速充电、无记忆效应等优点。锂离子电池广泛用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、医疗仪器等用电器具。大容量、高功率的动力型锂离子电池有望成为电动车的理想电源。4一 常规锂电池原理 聚合物锂离子电池 (polymer lithium ion battery) 将有机电解质吸附在聚合物材料中形成一种凝胶电解质（聚合物电解质）的锂离子电池。电池的正、负极活性物质与锂离子电池相同，电池结构简单，采用塑料制膜技

3、术和层压技术，制成较薄的塑料电极膜，将压合层分切成需要的外形和尺寸，经活化后用铝塑膜包装成产品。5一 常规锂电池原理聚合物锂离子电池结构图 聚合物锂离子电池不仅具有锂离子电池的优良特性，还具有超轻、超薄等特点。电池的电极和电解质膜都有聚合物骨架支撑，呈柔性，可以自由切割制成任意形状，还可制成超薄电池。电池中没有游离电解液，消除了液体电解质电池的漏液问题。 聚合物锂离子电池可用于锂离子电池使用的各种场合，如电动工具、音像设备、笔记本电脑、移动电话、卫星通讯及军事、航天、航空、航海等。6一 常规锂电池原理常规锂离子电池保护电路原理 该保护回路由两个MOSFET（U2）和一个控制IC（U1）外加一些

4、阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能. 7常见的锂电池8二 锂电池目标市场1 国际标准与认证：CB体系（IEC 62133标准）国际认证标准IEC 62133对于电池(Battery Pack)与电池芯(Battery Cell)的导入时程：目前电池芯厂普遍采用的认证标准UL1642，随着国际电工协会IECEE 决议文 ACAG/1398/DSH的决议，将逐步展开IEC 62133的导入行动，不再直接接受UL1642的测

5、试结果。换言之，可预期的将来，欧规认证单位，如TUV、VDE、Semko、Nemko、Fimko、Demko等，也将跟随IEC 62133的导入，采取相同的认证策略。以下是电池的导入行程。2019年5月1日前：可以完全接收UL1642的测试报告，不需要额外评估。2019年5月1日起到2019年5月1日：部分接受UL1642的测试报告，需要评估IEC62133与UL1642的差异。2019年5月1日以后：仅接受符合IEC62133的电池芯9二 锂电池目标市场2 中国市场 CQC认证 GB/T 18287 环保要求： 橙色标志10二 锂电池目标市场3 美国市场 UL 认证： UL 1642 针对电

6、芯，UL 2054针对电池包锂电池运输的安全要求（UN38.3和1.2米跌落测试）电池相关环保法规（美国电池指令）主要测试铅和汞的含量。11二 锂电池目标市场欧盟市场：电池指令：2019/66/EC Pb:40PPM, Cd:20PPM, Hg:5PPM.WEEE指令 报废的电子电气设备指令ROHS REACH法规 REACH是欧盟法规化学品的注册、评估、授权和限制2019年6月1日起实施的化学品监管体系EMC 检测 （贴CE标识）运输途中的安全要求UN38.3 EN 6228112二 锂电池目标市场日本市场 PSE认证 标准JIS8712和J8714执行日期：2019年11月20日13各国电

7、池认证介绍1. UN38.3确保航空运输安全，并满足客户对含锂电池货物的运输需求，根据国际航协危险物品规则的相关规定，制定出可充电型锂电池操作规范，即UN38.3（UNDOT）的测试。 根据民航规章要求，航空公司和机场货物收运部门应对锂电池进行运输文件审查，最重要的是每种型号的锂电池UN38.3安全检测报告。该报告可由民航指定的第三方检测机构，也可由具备检测能力的电池生产厂家提供。如不能提供此项检测报告，民航将禁止锂电池进行航空运输. UN38.3是指在联合国针对危险品运输专门制定的联合国危险物品运输试验和标准手册的第3部分38. 3款，即要求锂电池运输前，必须要通过高度模拟、高低温循环、振动

8、试验、冲击试验、 55外短路、挤压或撞击试验、过充电试验、强制放电试验，才能保证锂电池运输安全。如果锂电池与设备没有安装在一起，则还须通过1.2米自由跌落试验。 14各国电池认证介绍UN38.3适用产品范围：1. 各种动力锂二次电池（如动力车用电池、电动道路车车用电池、电动工具用电池、混合动力车用电池等） 2. 各种手机电池（如锂离子电池、锂聚合物电池等） 3. 各种小型二次电池（如笔记本电脑电池、数码相机电池、摄像机电池、各种圆柱型电池、 无线通讯电池、便携式DVD电池、CD和MP3播放器电池等） 4. 各种一次电池（如锂锰电池等） 15各国电池认证介绍UN38.3测试项目：T.1 高度模拟

9、试验 在压力11.6kPa，温度205的条件下。 T.2 热测试 在752和-402的条件下进行高低温冲击试验，在极限温度中存放时间6h，高低温转换时间30min，冲击10次，室温（205）存放24h。注：第六次修订版本将“752”更改为“722”，第六次修订版于2019年1月生效。T.3 振动试验 15min内从7Hz至200Hz完成一次往复对数扫频正弦振动，3h内完成三维方向12次振动； 对数扫频为：从7赫兹开始保持1gn的最大加速度直到频率达到18赫兹。然后将振幅保持在0.8毫米 （总偏移1.6毫米）并增加频率直到最大加速度达到8gn（频率约为50赫兹）。将最大加速度保持在8gn直到频率

10、增加到200赫兹。 16T.4 冲击试验 150g、6ms或50g、11ms半正弦冲击，每个安装方向进行3次，总共18次； T.5 外短路试验 在552、外电阻0.1条件下短路，短路时间持续到电池温度回到552后1h。 T.6 碰撞试验 9.1kg重物自612.5cm高处落于放有15.8mm圆棒的电池上，检测电池表面温度。 注：第六次修订版将T.6测试更新如下：T.6 碰撞/挤压碰撞（适用于直径大于20mm的圆柱形电池）9.1kg重物自612.5cm高处落于放有15.8mm圆棒的电池上，检测电池表面温度。挤压（适用于棱柱形、袋装、硬币/纽扣电池和直径不超过20mm的圆柱形电池）以一个13KN的

11、力挤压电池两个平行最宽的面。第六次修订版于2019年1月生效。T.7 过充电试验在2倍的最大连续充电电流和2倍的最大充电电压条件下，对电池过充24h。 T.8 强制放电试验 电池串连12V直流电源，以最大放电电流进行强制放电。 判定测试合格标准：T.1 - T.4 无质量丢失，无渗漏，无排气，无解体，无破裂，无着火，开路电压不低于测试前的90%T.5 T.6 表面温度不超过170，测试6小时内无解体，无破裂，无着火T.7 T.8 测试7天内无解体，无着火 17各国电池认证介绍2 CE/CB, EN/IEC 62133标准适用范围本标准规定了含碱性或非酸性电解液的便携式密封二次电池单体和电池（组

12、）（不同于钮扣型电池），在预定用途和可预见滥用情况下的安全性能的要求和测试方法。 18测试项目/test items：Continuous low-rate charging Vibration Moulded case stress at high ambient temperature Temperature cycling External short circuit Free fall Mechanical shock (crash hazard) Thermal abuse Crushing of cells Low pressure Overcharge for lithium systems Force