电动汽车充换电用锂离子电池安全性要求与测试方法

电动汽车充换电用锂离子电池安全性要求与测试方法范围本标准规定了电动汽车充换电用锂离子电池的术语和定义、安全要求、试验方法和检验规则。本标准适用于电动汽车充换电用锂离子电池单体。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/T2900.41电工术语原电池和蓄电池GB/T19596电动汽车术语GB/T28164-2011含碱性或其它非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组便携式密封蓄电池和蓄电池组的安全性要求术语和定义GB/T2900.41、GB/T19596和GB/T28164-2011中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1.1锂离子电池lithiumioncell依靠锂离子在正极和负极之间移动实现化学能与电能相互转化的装置，该装置通常包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等，并被设计成可充电。1.2电动汽车electricvehicle；EV驱动能量由电能提供的、由电机驱动的汽车。电机的驱动电能来源于可充电储能系统或其他能量存储装置。1.3额定容量ratedcapacity制造商标明的电池的容量。额定能量ratedenergy由制造商标明的在规定条件下确定的电池的能量值。1.5充电限制电压limitedchargingvoltage；Ucl制造商规定的电池的额定最大充电电压。1.6充电上限电压upperlimitedchargingvoltage；Uup制造商规定的电池能承受的最高安全充电电压。1.7过压充电保护电压overvoltageforchargeprotection；Ucp制造商规定的大电压充电时的保护电路动作电压。1.8放电截止电压dischargecut-offvoltage；Udo制造商规定的放电终止时电池的负载电压。1.9放电终止电压endofdischargevoltage；Ude制造商规定的电池循环使用中终止放电行为的负载电压。1.10欠压放电保护电压lowvoltagefordischargeprotection；Udp制造商规定的低电压放电时的保护电路动作电压。1.11推荐充电电流recommendationchargingcurrent；Icr制造商推荐的恒流充电电流。1.12最大充电电流maximumchargingcurrent；Icm制造商规定的最大的恒流充电电流。过流充电保护电流overcurrentforchargeprotection；Icp制造商规定的大电流充电时的保护电路动作电流。1.14推荐放电电流recommendationdischargingcurrent；Idr制造商推荐的持续放电电流。1.15最大放电电流maximumdischargingcurrent；Idm制造商规定的最大持续放电电流。1.16过流放电保护电流overcurrentfordischargeprotection；Idp制造商规定的大电流放电时的保护电路动作电流。1.17上限充电温度upperlimitedchargingtemperature；Tcm制造商规定的电池充电时的最高表面温度。1.18下限充电温度lowerlimitedchargingtemperature；Tlc制造商规定的电池充电时的最低表面温度。1.19上限放电温度upperlimiteddischargingtemperature；Tdm制造商规定的电池放电时的最高表面温度。1.20下限放电温度lowerlimiteddischargingtemperature；Tld制造商规定的电池放电时的最低表面温度。1.21漏液leakage可见的液体电解质的漏出。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。1.23起火fire从电池或电池组发出火焰。1.24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。试验条件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：温度:25°C±5°C；相对湿度：不大于75%；气压：86kPa〜106kPa。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：电压：±1％；电流：±1％；温度：±2C；时间：±0.1％；容量：±1％；尺寸：±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温度测量方法测量电池的表面温度时，温度探测点应位于电池的几何中心表面。测试用充放电程序4.4.1测试用充电程序在25C±5C的环境温度下以1.0/^放电至放电终止电压；静置10mi或制J造商规定的静置时间；c）以1.0ItA充电到充电限制电压，改为恒压充电，直到充电电流小于或等005ItA,充电停止。4.4.2测试用放电程序电池依照1.0ItA或制造商规定的最大放电电流进行恒流放电至放电终止电压。特殊说明电池样品容量和能量测试a） 电池先按照4.4.1规定的充电程序充满电；b） 搁置10min；c） 再按照4.4.2规定的放电程序放电；d） 搁置10min；e） 重复步骤a）~d），直到相邻两次放电容量差小于0.5%；f） 计算最后一次的放电容量（Ah）和放电能量（Wh）；g） 其放电容量、能量应不低于额定容量、能量。样品的预处理电池按照4.4规定的充放电程序进行三个充放电循环，充放电循环之间搁置10min。试验判据除特殊说明外，每个试验项目的测试样品为3个。只有当某项试验的测试样品全部测试合格，才可判定该项试验合格。一般安全要求安全工作参数为确保电池在不同条件下的使用安全，制造商应在规格书中至少标明表3中的信息。表3规格书中至少标明的信息安全工作参数符号电池充电限制电压Ucl充电上限电压Uup—放电截止电压Udo放电终止电压Ude—推荐充电电流Icr最大充电电流Icm推荐放电电流Idr最大放电电流Idm过压充电保护电压Ucp—过流充电保护电流Icp—欠压放电保护电压Udp—过流放电保护电流Idp—上限充电温度Tcm下限充电温度一上限放电温度Tdm下限放电温度一注：本表中叫”为必选项，“一”为任选项。标识说明应在本体上标明电池的：a)产品名称和型号；b)额定容量、充电限制电压c)正负极性；d)制造商或商标。电池电安全试验高温外部短路按照如下步骤进行高温外部短路测试：将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，放置在°C±2°C的环境中静置h；用导线连接电池正负极端，并确保全部外部电阻不高于0mQ；观察4h；试验过程中监测电池温度变化，当出现以下情形之一时，试验终止：电池温度下降比峰值温升低20%；短接时间达到4h。电池应不起火、不爆炸，最高温度不超过C。过充电按照如下步骤进行过充电测试：将电池按照4.4.2规定的试验方法放完电；用制造商规定的最大持续充电电流充电至充电上限电压的1.5倍；观察2h；当出现以下情形之一时，试验终止：电池持续充电时间达到2h；电池温度下降到比峰值温度低20%。电池应不起火、不爆炸、不漏液。强制放电将电池按照4.4.2规定的试验方法放完电后，以1IA电流进行反向充电至负的充电上限电压，反向充电时间共计90min。如果在反向充电90min内，电压达到负的电池充电上限电压，应通过减小电流保持该电压继续进行反向充电，反向充电共计90min后终止试验，如图1情况1所示。如果在反向充电90min内，电压未达到负的电池充电上限电压，则反向充电共计90min后终止试验,如图1情况2所示。电池应不起火、不爆炸。图1反向充电时间图电池环境安全试验低气压将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池放置于25°C±2€的真空箱中，抽真空将箱内压强降低至11.6kPa（模拟海拔15240m）,并保持8h。电池应不起火、不爆炸、不漏液。温度循环将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池放置在温度为25C±2C的可控温的箱体中进行如下步骤（见图2）：a） 将实验箱温度升为80C±2C（升温速率5C±1C/min），并保持6h；b） 将实验箱温度降为一40C±2C（降温速率5C±1C/min），并保持6h；c） 重复步骤a）〜b），共循环15次；d） 试验结束在室温（20C±5C）下观察24ho电池应不起火、不爆炸、不漏液。

将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，将电池紧固在振动试验台上，按下表4中的参数进行正弦振动测试。表4振动波形（正弦曲线）频率振动参数对数扫频循环时间（7Hz〜200Hz〜7Hz）轴向振动周期数起始至f1=7Hzf2a1=1gn15minX12f2f3S=0.8mmY12f3f4=200Hza2=8gnZ12返回至f1=7Hz总计36f1、f4 下限、上限频率；f2、f3 交越点频率（/2-17.62Hz、於冋9.84Hz）；a1、a2 加速度幅度；S——位移幅度。注：振动参数是指位移或加速度的最大绝对数值，例如：位移量为0.8mm对应的峰-峰值的位移量为1.6mm。每个方向进行12个循环，每个方向循环时间共计3h的振动。圆柱型电池按照其轴向和径向两个方向进行振动试验，方型和软包装电池按照3个相互垂直的方向进行振动试验。电池应不起火、不爆炸、不漏液。加速度冲击将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，固定在冲击台上，进行半正弦脉冲冲击实验，在最初的3ms内，最小平均加速度为75gn,峰值加速度为150gn±25gn,脉冲持续时间为6ms±lms。电池每个方向进行三次加速度冲击试验。圆柱型电池按照其轴向和径向两个方向进行冲击试验，总共进行12次冲击；方型样品和软包装按照三个相互垂直的方向依次进行冲击试验，总共进行18次冲击。电池应不起火、不爆炸、不漏液。跌落将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，按1.5m±0.01m的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上。圆柱型电池两个端面各跌落一次，圆柱面跌落两次，共计进行四次跌落试验；方型和软包装电池每个面各跌落一次，共进行六次试验。电池应不起火、不爆炸、不漏液。重物冲击本测试适用于直径不小于18mm的圆柱型电池将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，将电池置于平台表面，将直径为15.8mm±0.1mm的金属棒横置在电池几何中心上表面，采用质量为9.1kg±0.1kg的重物从610mm±25mm的高处自由落体状态撞击放有金属棒的电池表面，并观察6h。要求圆柱型电池冲击试验时使其纵轴向与重物表面平行，金属棒与电池纵轴向垂直。1个样品只做一次冲击试验。电池应不起火、不爆炸。挤压适用于方形铝壳电池、软包电池和直径小于18.0mm的圆柱型电池。将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，置于两个平面之间，垂直于极板方向对电池进行挤压，挤压应在首触点上以1.5cm/s的速度递增完成。圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两平板平行，方型电池和软包装电池只对电池的宽面进行挤压试验，挤压面应大于电池最大面。挤压至出现以下两种情况之一时，试验终止：两平板间的挤压力达到200kN；电池的电压下降至少100mV；电池应不起火、不爆炸。热滥用将电池按照4.4.1规定的试验方法充满电后，将电池放入试验箱中。试验箱以(5±2)°C/min的温升速率进行升温，当箱内温度达到130C±2C后恒温，持续30min。将电池置于室温中静置30min。电池应不起火、不爆炸。

附录A（规范性附录）电动汽车充换电用锂离子电池安全性要求测试项目表A电动汽车充换电用锂离子电池测试项目编号测试名称本标准章条号样品数量试验条件1电池容量和能量测试4.5.1全部RT,1It2电池的预处理4.5.2全部