GB 31241-2022便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全技术规范

GB 31241-2022便携式电子产品用锂离子

本文件按照GB/T 1.12020《标准化工作导则 第1部分标准化文件的结构和起草规则》的规定起草

本文件代替 GB 31241-2014《便携式电子产品用离子电池和电池组 安全要求》,与GB 31241一2014 相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:

a）更改了术语钾离子电池(见 3.1,2014 年版的 3.1)离子电池组(见 3.2,2014 年版的 3.2)充a)电上限电压(见 3.11,2014 年版的 3.9)上限充电温度(见 3.23,201 年版的 3.19)及上限放电温度(见3.25,2014 年版的 3.20)的定义;增加了术语标称电压(见 3.7)额定能量(见 3.9)、参考试验电流(见 3.10)、充电限制电压(见 3.13)、放电终止电压(见 3.14)下限充电温度(见3.24)下限放电温度(见 3,26)及可允许的最高电池表面温度(见 3.27)及定义;删除了术语泄气(见2014 年版的 3.22)及破裂(见 2014 年版的 3.23)及定义;

b）更改了电压测量公差[见 4.3a),2014 年版的 4.3a),增加了转速测量公差见4.3f)7:

c)更改了温度测量方法(见 4.4,2014 年版的 4.4)、测试用充放电程序(见 4.5,2014 年版的 4.5)样品的要求(见4.7.1,2014 年版的 4,7.1)样品容量测试(见4,7.3,2014 年版的 4.7.3)样品预处理(见4,7.4,2014 年版的 4,7,4)、试验项目(见 4,7,5,20 年版的 4.7,5)及试验顺序(见4.7.6,2014 年版的 4.7.6);

d）更改了一般安全性的考虑(见 5.1,2014 年版的 5.1)安全工作参数(见 5.2,214 年版的 5.2)d及标识和警示说明(见 5.3,2014 年版的5.3)的要求;

e)更改了高温外部短路(见6,1,2014 年版的 6.1)过充电(见 6.2,2014 年版的 6.2)及强制放电e(见6.3,2014年版的6.3),删除了常温外部短路(见 2014 年版的 6.1);

f)更改了低气压(见7.1,2014 年版的 7.1)温度循环(见7.2,2014 年版的 7.2)振动(见7.3,2014年版的 7.3)、加速度冲击(见 7.4,2014 年版的 7.4)及挤压(见7.6,2014 年版的 7.6);

g)更改了低气压(见8.1,2014 年版的 8.1)、温度循环(见 8,2,2014 年版的 8.2)振动(见 8.3,2014g年版的 8.3)、跌落(见8.5,2014 年版的 8.5)及阻燃要求(见 8.9,2014 年版的 8.9);

h）更改了概述(见9.1,2014 年版的 9.1)过压充电(见 9.2,2014 年版的 .2)、过流充电(见 9.3b2014 年版的 9.3)、过流放电(见 9,5,2014 年版的 9.5)及反向充电(见 9.72014 年版的 9,7),并将静电放电移至样品预处理(见 4.7.4,2014 年版的 9.8)中;

i)更改了概述(见第 10 章2014 年版的 10.1)过流充电保护(见 10,2,2014 年版的 10.3)及过流放电保护(见 10.4,2014 年版的 10.5),删除了耐高压(见 2014 年版的 10.7);

j)更改了概述(见第 11章2014 年版的 11.1)及充放电温度控制(见 11.5.2014 年版的116):

k)更改了一致性要求(见12.1,2014 年版的12.1)及试验要求(见12.2,2014 年版的12.2);

l)增加了工作范围示例(见附录 A)吞咽量规试验工装(见附录C中C,1)安全关键元器件参考标准(见附录 D)及可燃性试验方法(见附录 F);

m)更改了试验顺序(见附录 B,2014 年版的附录C);

n)删除了质量控制过程要求示例(见 2014 年版的附录 A)设计和制造工艺(见2014 年版的附录n)B)、钻酸鲤-石墨体系电池的工作范围示例(见 2014 年版的附录 D)及重物冲击试验工装(见2014 年版的 E.1)。

电池电安全试验

6.1高温外部短路

将电池按照 4.5.1规定的试验方法充满电后,放置在 57C4C的环境中待电池表面温度达到57C士4C后,再放置30 mn。然后在此环境温度下用导线连接电池正负极端,并确保全部外部电阳为80m220m2。试验过程中监测电池温度变化,当出现以下两种情形之一时，试验终止:a)电池温度下降值达到温度最大值的 20%;b)短接时间达到24 h。当有争议时,a)和b)选较严者。电池应不起火、不爆炸。

6.2过充电

将电池按照4.5.2 规定的试验方法放完电后,先用最大充电电流(I)恒流充电至表8的试验电压然后以该电压值恒压充电。过充电试验电压与充电限制电压关系示意图见图1。

试验过程中监测电池温度变化,当出现以下两种情形之一时,试验终止:电池持续充电时间达到7h或制造商定义充电时间中较大值;a)b)电池温度下降值达到温度最大值的20%。当有争议时,a)和b)选较严者。电池应不起火不爆炸。

6.3强制放电

将电池按照 4.5.2规定的试验方法放完电后，以 11A 的电流进行反向充电至负的充电上限电压(-U.)反向充电时间共计90min。

如果在反向充电 90 min内电压达到负的充电上限电压(-U)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2中情况1所示。

如果在反向充电90min内电压未达到负的充电上限电压(-U)则反向充电共计90min后止试验,如图2中情况2所示

电池应不起火、不爆炸。

7 电池环境安全试验

注:本章仅适用于鲤离子电池

7.1 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 20C5C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6h。具体试验方法按照GB/T242321中的相关规定。电池应不起火、不爆炸、不漏液。

7.2温度循环

将充满电的电池放置在温度为 20C士5C的可控温的箱体中进行如下步骤将试验箱温度升高为72C士2C,并保持6h;a)

将试验箱温度降为一40C士2C,并保持6h;b)

重复步骤a)~b),共循环10次;c)

d)在室温20C士5C下至少保存6h。

试验过程中每两个温度之间的转换时间不大于30min,步骤示意图见图3具体试验方法按照GB/T2423.22中的相关规定。

7.3 振动

将充满电的电池紧固在振动试验台上,按表9中参数进行正弦振动测试

每个方向进行12个循环,每个方向循环时间共计3h的振动

圆柱型和纽扣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三个相互垂直的方向进行振动试验。

具体试验方法按照GB/T242310的相关规定电池应不起火、不爆炸、不漏液。

7.4加速度冲击

将充满电的电池固定在冲击台上,进行半正弦脉冲冲击试验,在最初的3ms内最小平均加速度为75g,峰值加速度为150g.25g脉冲持续时间为6ms1s。电池每个方向进行三次加速度冲击试验。

圆柱型和纽扣型电池按照其轴向和径向两个方向进行冲击试验,方型和软包装电池按照三个相工垂直的方向依次进行冲击试验。

具体试验方法按照GB/T24235的相关规定

电池应不起火、不爆炸、不漏液

7.5跌落

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,按1的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上。圆柱型和纽扣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。

7.6 挤压

将电池按照 4.5.1 规定的试验方法充满电后,将电池置于两个平面内，垂直于极板方向进行挤压，两平板间施加13.0kN±0.78 kN的挤压力,挤压电池的速度为0.1mm/s。一旦压力达到最大值或电池的电压下降三分之一,即可停止挤压试验。试验过程中电池应防止发生外部短路。

圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两平板平行,扣式电池采用电池上下两面与两平板平行的方式进行挤压试验,方型电池(硬壳),长度小于 25 mm 的方型软包装电池及其他类型电池只对电池的宽面进行挤压试验。对于样品长度不小于 25 mm 的方型软包装电池需将直径 25 mm 的钢质半圆体置于电池宽面上进行挤压,半圆柱体纵轴经过宽面几何中心且与电池极耳方向垂直,长度需大于被挤压电池尺寸,挤压力达到表10中软包装电池宽度对应挤压力后截止。

试验中电池放置方式参照图 4 所示。1个样品只做一次挤压试验。挤压过程中,挤压达到截止条件和挤压装置停止的时间间隔应不大于100ms。

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7.7 重物冲击

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后,将电池置于平台表面,将直径为15.8mm0.2mm的金属棒横置在电池几何中心上表面,采用质量为9.1kg0.1kg的重物从610mm25mm的高处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且尽量与冲击面平行,方型电池只对宽面进行冲击试验。扣式电池进行冲击试验时将金属棒横跨过电池表面中心1个样品只做一次冲击试验

电池应不起火、不爆炸

注:对于软包装电池,本条不适用

7.8热滥用

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池放人试验箱中。试验箱以5C/min2C/min的温升速率进行升温，当箱内温度达到130C士2C后恒温,并持续30min。电池应不起火、不爆炸。

7.9燃烧喷射

将电池按照 4.5.1规定的试验方法充满电后,再将电池放置在试验工装的钢丝网上,试验工装见附录C的C.2。如果试验过程中出现电池滑落的情况时,可用单根金属丝把电池样品固定在钢丝网上;如果无此类情况发生,则不可以捆绑电池。用火焰加热电池,当出现以下三种情况时停止加热:

a)电池爆炸;

b)电池完全燃烧;

c)持续加热30min,但电池未起火、未爆

试验后,组成电池的部件(粉尘状产物除外)或电池整体不应穿透铝网

8电池组环境安全试验

注;本章适用于钾离子电池组，以及由非用户更换型电池/电池组与其电子产品组成的整体样品

8.1低气压

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行低气压试验，试验方法见7.1样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.2温度循环

将样品进行温度循环试验，试验方法见7.2样品应不起火、不爆炸、不漏液

8.3振动

将样品进行振动试验,按照三个相互垂直的方向依次进行振动试验，试验方法见7.3。样品应不起火、不爆炸、不漏液

8.4加速度冲击

将样品进行加速度冲击试验,按照三个相互垂直的方向依次进行加速度冲击试验，试验方法见7.4。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环样品应不起火、不爆炸、不漏液。

85跌落

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后,按表11的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上

对圆柱型和纽扣型电池组两个端面各跌落一次,圆柱面跌落两次，共进行4 次跌落试验:对方型申池组每个面各跌落一次，共进行 6 次试验。对非用户更换型电池/电池组进行带设备的跌落试验时，设备每面跌落一次。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环样品应不起火不爆炸、不漏液。

8.6应力消除

模压或注塑成形的外壳或结构中包含的热塑性材料应能保证在释放由模压或注塑成形所产生的内应力时,均不应发生影响安全的收缩或形变。

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后放在70C2C的鼓风恒温箱中搁置7h,然后取出样品并恢复至室温。

样品不应发生导致内部组成暴露或影响安全的物理形变

8.7高温使用

样品在高温条件下使用应具有足够的安全性

通过以下高温试验来检验其是否合格。

将样品按照 4.5.1规定的试验方法充满电后置于高温试验箱内，试验箱内温度设为制造商规定的电池组的充电上限温度和放电上限温度、电池的充电上限温度和放电上限温度及 80C中的最大值。待样品表面温度稳定后,保持 7h。若进行一次放电充电循环的时间大于 7 h,可将高温试验时间延长至本次充放电循环结束。

样品应满足以下要求之一:

a)切断电路,且不起火、不爆炸、不漏液;

b)未切断电路,在高温试验过程中按照4.5 规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环,样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.8洗涤

样品应通过附录E规定的洗涤试验来检验其是否合格,或增加警示说明警示说明示例见5.3.2的示例4。警示说明要求见5.3.2