液态锂离子电芯总规范.doc

深圳市弘德电池有限公司企业标准

液态锂离子电芯总规范

文件编号：HD/03-06-001
版　　次：A

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前 言
深圳市弘德电池有限公司企业标准———《液态锂离子电芯总规范》是深圳市弘德电池有限公司所生产的锂离子电芯的唯一参考标准。该标准参考了国标GB/T 18287－2000，UL1642，IEC61960-1/2，IEC62133等标准以及移动设备锂离子电池总规范（中兴通讯股份有限公司企业标准），6089242 E 01(motorola) , ESG SOP-0076 (motorola)等企业标准。
该标准为深圳市弘德电池有限公司所生产的锂离子电芯提供一个统一的测试标准、判断依据以及抽样标准。

1范围
本标准规定了锂电芯的术语及定义、单体电芯及电芯要求、试验方法、抽样标准、质量评定、标识、包装、运输、贮存及检验项目。
本标准适用于可充电锂电芯，这种锂电芯的正极采用锂金属氧化物，负极采用可存储锂离子的碳材料，充放电过程中依靠锂离子在正负极之间移动实现化学能与电能之间转化的锂离子电芯。该电芯仅指单个电芯。
本标准制定的目的是尽量减小锂电使用到移动通信手持机上发生起火、爆炸的可能性。一旦发生起火或爆炸事故时，尽量减小对人体的伤害。
2参考标准
GB/T 18287-2000 蜂窝电话用锂离子电芯总规范
YD998.1-1999 移动通信手持机锂离子电源及充电器：锂离子电源
UL1642:1995 STANDARD FOR LITHIUM BATTERIES
IEC61960-1:2000 SECONDARY LITHIUM CELLS AND BATTERIES FOR PORTABLE APPLICATIONS PART 1
IEC61960-2:2001 SECONDARY LITHIUM CELLS AND BATTERIES FOR PORTABLE APPLICATIONS PART2
IEC62133:2001 SECONDARY CELLS AND BATTERIES CONTAINING ALKALINE OR OTHER NON-ACID ELECTROLYTES
IEC60086-4:1986 SAFETY STANDARD FOR LITHIUM BATTERIES
GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序 第一部分 按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划；
GB/T 2829-2002 周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于对过程稳定性的检验）；
GB/T 3873-1983 通信设备产品包装通用技术条件
GB 5296.1-1997 消费品使用说明总则
GB 6388-1986 运输包装收发货标志
GB/T 191-2000 包装储运图示标志
GB/T 12463-1990 危险货物包装通用技术条件
3术语及定义
本标准的术语及定义借鉴了GB/T 18287－2000 、GB/T 2900.11-1998、UL1642、IEC61960-1/2、IEC62133中的规定。术语定义中，未区分单体电芯与电芯，统一采用电芯来定义的各个名词，这些名词均适用单体电芯及电芯。
3.1 单体电芯
单个含有正、负极的电化学电芯，简称为电芯。
3.2 二次电芯
能够放电和充电许多次的电芯。
3.3 二次锂电芯
容量由锂的氧化和减少而获得的二次电芯。
（除非另有说明，本规范所指电芯均为二次锂电芯。）
3.4 标称电压
用以标称电芯电压的近似值，规定标称电压为3.6V/只。
3.5 充电限制电压
电芯充电时所允许到达的最高电压，规定充电限制电压为4.2V/只。
3.6 终止电压
电芯放电完成时的电压，规定终止电压为3.0V/只。
3.7 有效电压
电芯放电到移动通信手持设备关机时的电压，规定有效电压为3.3V/只。
3.8 开路电压
外电路没有电流时，电芯电极间的电压值，简称电压。
3.9 截止电流
电芯恒压充电至接近完全充满电的状态时的电流值，规定充电截止电流为20mA。
3.10容量
电芯在环境温度为23℃±2℃的条件下，先充满电，然后以规定电流放电至终止电压时所提供的电量。
3.11标称容量
为满足客户需求对各种型号电芯容量所作的最低要求，用C5表示，单位为Ah（安时）或mAh（毫安时）。规定标称容量如下：
363450A: 620mAh；423048A: 620mAh；053450A: 870mAh。
3.12充满电
电芯在环境温度为23℃±2℃的条件下，以1 C5A 充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流≤截止电流。
3.13有效容量
电芯在环境温度为23℃±2℃的条件下，先充满电，然后以1C5A放电至有效电压时所提供的电量。
3.14剩余容量
电芯经过特定的检测程序后的首次放电至终止电压时所提供的电量，放电电流的大小取决于试验内容，电流在具体测试项目中规定。
3.15膨胀
膨胀是指电芯外形尺寸发生变化。对于膨胀程度的要求在具体测试中详细规定。
3.16渗漏
电解液、气体或其他物质从电芯中渗漏出来。明显的渗漏现象可直接判定；如无明显迹象，可通过电芯重量损失来判定，当电芯重量损失超过0.1％时即可判定为渗漏。
3.17 泄压
电芯受内压作用致使气体从防爆线处释放出来，除防爆线外，其他外壳部分仍保持完整。规定泄压口子不得大于2cm。
3.18 起火
电芯有火苗、火焰出现，电芯壳体有灼烧痕迹。
3.19 爆炸
电芯内部材料瞬间从电芯内部喷出且离开电芯的距离大于25cm，电芯壳体被分裂或撕破成多片状态。

4单体电芯要求及测试
4.1机械性能
4.1.1外观
要求
产品标识应清晰、准确，而且能保证该电芯的可追溯性。电芯壳体表面应清洁，无明显机械划伤，焊缝、铆钉周围和铝镍复合带表面无锈斑。
4.1.1.2 测试方法
用目测法检查待测电芯的外观、条码是否符合上述要求。
4.1.2外形尺寸
4.1.2.1 要求
电芯的外形尺寸必须符合以下要求：
363450A: 厚：3.5~3.9mm；宽：33.5~34.0mm；高：49.5~50.0mm
423048A: 厚：4.1~4.5mm；宽：29.5~30.0mm；高：47.5~48.0mm
053450A: 厚：4.9~5.3mm；宽：33.5~34.0mm；高：49.5~50.0mm
4.1.2.2 测试方法
使用卡尺直接测量电芯的长、高、宽的尺寸。
4.1.3 重量
4.1.3.1要求
电芯的重量必须符合以下要求：
363450A: 13~16g
423048A: 13~15g
053450A: 18~21g
4.1.3.2 测试方法
使用电子天平测量电芯的重量。
4.1.4 自由跌落
要求
跌落试验后，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸；电芯内阻变化不超过10％，电压变化不超过0.1V，剩余容量不小于初始容量的95％。
4.1.4.2测试方法
先测定电芯以1C5A放电的容量，然后充满电，测量电芯的开路电压、内阻、厚度；在1h内开始自由跌落试验：将电芯从1200mm高处自由跌落到混凝土地面上。每只电芯做3个循环，每个循环包括从电芯的六个面各跌落一次（也即每只电芯共做6×3＝18次跌落）。跌落完成后，测试电芯的内阻、开路电压、厚度、剩余容量。
4.1.5 振动
4.1.5.1要求
振动试验后，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸；电芯内阻变化不超过10％，电压变化不超过0.02V，剩余容量不小于初始容量的95％。
4.1.5.2测试方法
电芯做一个快速循环，此容量为初始容量，电芯充满电后，搁置15min后，测量电芯的电压、内阻、厚度；立即将电芯固定在振动台上，进行振动试验，电芯经受频率为10～60Hz，振幅为1.6mm，扫频速率为1oct/min 的扫频振动，在X、Y、Z 三个方向上分别扫频30min；扫频结束后，测量电芯的电压、内阻、厚度、剩余容量。
4.2电性能
4.2.1电压
4.2.1.1要求
成品电芯电压范围：3.82V±0.03V。
4.2.1.2测试方法
用数显万用表直接测量电芯的开路电压。
4.2.2交流内阻
4.2.2.1要求
交流内阻≤50mΩ。
4.2.2.2测试方法
电芯电压在3.82V±0.03V时，用交流内阻测试仪测量电芯的交流阻抗，交流内阻测试仪的测试频率为1KHz。
4.2.3放电性能
4.2.3.1 1C5A放电制式
在环境温度为23℃±2℃的条件下，将充满电后的电芯以1C5A电流放电至截止电压，放电容量不低于标称容量，放电时间不低于1h。
4.2.3.2 0.2 C5A放电制式
在环境温度为23℃±2℃的条件下，将充满电后的电芯以0.2C5A电流放电至截止电压，放电容量不低于标称容量，放电时间不低于5h。
4.2.4放电有效性
在环境温度为23℃±2℃的条件下，将充满电后的电芯以1 C5A电流放电至有效电压，放电容量不低于1 C5A放电容量的88％。
4.2.5标准循环
在环境温度为23℃±2℃的条件下，电芯以0.2C5A充电制式充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流≤截止电流，搁置15min；然后以0.2C5A放电制式放电至终止电压，完成一个标准循环。
4.2.6快速循环
电芯以1C5A充电制式充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流≤截止电流，搁置15min；然后以1C5A放电制式放电至终止电压，完成一个快速循环。
4.2.7高温性能
4.2.7.1要求
电芯进行高温测试后，电芯外观无明显损伤，膨胀尺寸变化不大于5%、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。高温放电容量不低于初始容量的90％，放电时间不低于54 min。
4.2.7.2测试方法
将电芯以0.2C5A放电至截止电压，搁置15min后，电芯做一个快速循环，该放电容量为初始容量；1C5A充电制式充电后，在60℃±2℃的条件下搁置2h，然后以1C5A放电制式放电，该放电容量为高温放电容量。
4.2.8低温性能
4.2.8.1要求
电芯进行低温测试后，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。低温放电容量不低于初始容量的70％，放电时间不低于3.5h。
4.2.8.2测试方法
将电芯以0.2C5A放电至截止电压，搁置15min，然后将电芯充满电，以0.2C5A电流放电至截止电压，该放电容量为初始容量；再次将电芯充满电，在-20℃±2℃的条件下搁置2h，然后以0.2C5A电流放电至截止电压，该放电容量为低温放电容量。
4.2.9荷电保持性能（成品）
4.2.9.1要求
开路搁置30d后，内阻变化应不大于10％，电压变化不超过0.05V；搁置90d后，电压变化应不大于0.1V，内阻变化应不大于15％；最多三个标准循环后，电芯放电容量能达到初始容量的95％以上。
在测试荷电保持过程中要求电芯不膨胀、不渗漏。
4.2.9.2测试方法
电芯先做3个标准循环，第三次循环的放电容量为初始容量。然后将电芯以0.2C5A电流恒流充电至3.8V，然后转入恒压充电，直到充电电流≤截止电流，然后测量电芯的开路电压、交流内阻；在25℃±2℃下开路搁置30d，测量电芯的开路电压、交流内阻；继续试验，在25℃±2℃条件下开路搁置到90d，测量电芯的开路电压、交流内阻，将电芯以0.2C5A恒流放电至终止电压；电芯做标准循环最多3次，测电芯的恢复容量。
4.2.10荷电保持性能（满电）
4.2.10.1要求
容量保持率必须符合表1中的要求。
4.2.10.2测试方法
表1
贮存温度
25℃
25℃
60℃
25℃
贮存时间
72h
28d
28d
24h
贮存前循环次数
1
1
1
400
最低容量保持率
95％
80％
50％
90％
将电芯按表1要求做标准循环，第三次循环的放电容量为初始容量。然后将电芯充满电，再按表6所规定的时间和温度贮存。贮存完后用1C5A电流放电，测定电芯的剩余容量，并用剩余容量除以初始容量得出电芯的容量保持率，以百分比表示。
4.2.11循环性能
4.2.11.1要求
电芯循环到100次，放电容量不小于初始容量的90％；电芯循环到400次时，放电容量不小于初始容量的80％。
4.2.11.2测试方法
先将电芯以0.2 C5A电流放电到终止电压，搁置15min后开始进行循环试验。先以1 C5A电流充电至充电限制电压，转为恒压充电，直至充电电流≤截止电流，充电结束，搁置15min，然后以1 C5A电流放电至终止电压，放电结束，搁置15min，到此为一个循环结束。第三次循环的放电容量定义为初始容量。

4.3环境适应性能
4.3.1恒定湿热
4.3.1.1要求
恒定湿热试验过程中，电芯外观无明显损伤，膨胀小于5%、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸；电芯内阻变化不超过10％，剩余容量不小于初始容量的85％。
4.3.1.2测试方法
电芯先做一个快速循环，测量电芯的内阻、厚度、初始容量；将电芯充满电，同时调整低温调湿试验箱温度为60℃±2℃，相对湿度为90%～95%。然后将电芯放置到试验箱内开路搁置48h，取出后在常温下搁置2h后，测试电芯的内阻、厚度、剩余容量。
4.3.2热冲击（130℃）
4.3.2.1要求
电芯在热冲击过程中，电芯不起火、不爆炸。
4.3.2.2测试方法
将满充电的电芯用绝缘线悬挂在温度冲击箱（远红外鼓风烘箱或真空烤箱）中，冲击箱温度以5℃±2℃/min的速率上升到130℃±2℃，保持1h，观察电芯的状态。
4.3.3热冲击（150℃）
4.3.3.1要求
电芯在热冲击过程中，电芯不起火、不爆炸。
4.3.3.2测试方法
将充满电的电芯用绝缘线悬挂在温度冲击箱（远红外鼓风烘箱或真空烤箱）中，冲击箱温度以5℃±2℃/min的速率上升到150℃±2℃，保持30min，观察电芯的状态。
4.3.4温度冲击
4.3.4.1要求
电芯不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。
4.3.4.2测试方法
调整低温室（低温调湿试验箱）的温度为-40±2℃，高温室（远红外鼓风烘箱）的温度为85±2℃。 将充满电的电芯放入低温室中保持1h，然后将电芯转到高温室（转换时间≤10s）中保持1h。然后又将电芯换到低温室中（转换时间≤10s）。反复这样的2h循环32次也即共用64h，最后将电芯在20℃±5℃下储存24h。观察电芯的状态。
4.3.5低压
4.3.5.1要求
低压试验过程中，电芯外观无明显损伤，不膨胀、不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。 4.3.5.2测试方法
将充满电的电芯放入压力为11.6kPa，温度为20±5℃的真空干燥箱内开路放置6h（模拟海拔15240m）。

4.4安全性能
4.4.1持续充电
4.4.1.1要求
持续充电过程中，要求不漏液、不泄压、不起火、不爆炸。
4.4.1.2测试方法
在电芯先以0.2C5A电流放电至终止电压，然后以1C5A恒流充电到充电限制电压，当充电电流≤截止电流时，转为恒压充电，连续充电28d，观察电芯状态。
4.4.2过充
4.4.2.1要求
要求电芯不起火、不爆炸，电芯的外部表面温度不超过150℃。
4.4.2.2测试方法
在环境温度23℃±2℃的条件下，先将电芯用厚约12.7mm(0.5英寸)的玻璃纤维棉（石英锦）完全包起来以使电芯保持绝热，再以0.2C5A电流放电至终止电压，然后以指定电流I恒流充电到指定电压U（根据客户需求选择过充方式），转为恒压充电，当出现以下情况时终止测试，①电芯失效（如起火、爆炸）；②电流低于50mA，并且电芯的温度下降到室温；③总的测试时间达到24h。
表2
I (A)
3 C5
3 C5
3 C5
1 C5
1C5
1C5
U (V)
4.8
5
10
4.8
5
10
4.4.3过放
4.4.3.1要求
要求电芯不起火、不爆炸。
4.4.3.2测试方法
在20℃±5℃下，用0.2C5A恒流放电至终止电压后，外接30欧姆负载放电24h（即使电池电压降为0V后试验也应继续进行）。
4.4.4短路
4.4.4.1要求
要求电芯不起火、不爆炸。
4.4.4.2测试方法
在环境温度20℃±5℃的条件下，在防爆箱内用电阻不大于50mΩ的导线将电芯正负极短接2h（当电芯开路电压小于0.1V时，试验结束）。
4.4.5极性反充
4.4.5.1要求
要求电芯不起火、不爆炸，电芯的外部表面温度不超过150℃。
4.4.5.2测试方法
在环境温度23℃±2℃的条件下，将电芯充满电后，以3 C5A 恒流反向充电至-10V，并保持8h。
4.4.6针刺
4.4.6.1要求
要求电芯不起火、不爆炸。
4.4.6.2测试方法
在环境温度20℃±5℃的条件下，将电芯充满电，用直径为3mm（0.118in）长为76.2mm（3in）的不锈钢针，在电芯的最大平面靠近中心的部位将其完全刺穿，针刺速度不低于12m/s，观察1h。
4.4.7重物冲击
4.4.7.1要求
要求电芯不起火、不爆炸。
4.4.7.2测试方法
在环境温度20℃±5℃的条件下，将电芯放置在坚硬、平整、水平的冲击台面上，电芯的最大平面平行于冲击台面，把一根直径约为7.9mm的不锈钢圆杆垂直于电芯的长轴方向横放在电芯上表面中部，用重量约为9.1kg的重锤自约610mm高度自由垂落至冲击台面，观察1h。
4.4.8挤压
4.4.8.1要求
要求电芯不起火、不爆炸。
4.4.8.2测试方法
在环境温度20℃±5℃的条件下，在两平板间挤压电芯，压力由活塞真径为32mm的液压机提供。将电芯的最大平面平行于挤压台面放置，施加压力直至达到17.2MPa，立刻释压，观察1h。
5 测试仪表及设备
5.1测试仪表及设备的精度要求
测量电压的仪表准确度应不低于0.5级，内阻量程应不小于10 KΩ/V。
测量电流的仪表准确度应不低于0.5级。
测量时间用的仪表准确度应不低于±0.1%。
测量温度用的仪表准确度应不低于±0.5℃。
恒流源的电流恒定可调，恒流时，其电流变化范围为±1%。
恒压源的电压恒定可调，恒压时，其电压变化范围为±0.5%。
测量尺寸用的仪器准确度应不低于1％。
测量重量用的仪器准确度应不低于1％。

5.2仪表及设备清单

见下页表3。

表3
序号
设备名称
型号规格
测试项目
1
带表卡尺

尺寸
2
电子精密天平
BL/0.001*200g
电芯重量
3
跌落夹具
自制
自由跌落
4
电池测试仪
BTS-5V/2.2A
电性能（充放电）
5
数显万用表

电压
6
内阻测试仪

交流内阻
7
远红外鼓风烘箱
SWY-3
高温性能、热冲击、温度冲击
8
低温调湿试验箱
SETH-Z021L
低温性能、恒定湿热、温度冲击
9
真空烤箱
ZKG-T3
低压、热冲击
10
电池测试仪
BTS-20V/8A
持续充电、过充、反充
11
防爆试验箱
自制
过充、反充、过放
12
短路试验箱
自制
短路
13
电子负载
30欧姆
过放
14
针刺装置
自制
针刺
15
重物冲击装置
自制
重物冲击
16
挤压装置
自制
挤压
17
振动装置
/
振动
18
秒表

所有计时项目

7 电芯抽检方案
7.1 常规检测
常规检测对每一型号的每一批次进行一次，由FQC完成。检验项目及抽样数量参见表4。

表4
序号
属性
检验项目
抽样数量
允许不合格数
不合格的处理办法
章节
项目
1
机械性能

外观
200
5
以预警单形式通知相关部门：生产部、样品组、OQC，并由QE负责牵头分析原因，制定解决方案。
出货前生产全检不合格项目或OQC增大两倍抽样数量进行抽检。

尺寸
2
电性能

电压

内阻

1 C5A放电
8
0

放电有效性

荷电保持性能（成品）
4
该批次判为不合格，不能正常出货；样品组不能选用该批次产品备样。

循环寿命
4
3
环境适应性能

热冲击（130℃）
4
4
安全性能

过充（3C5，4.8V）
3

短路
3

7.2 周期性检测
周期性检测由研发部门组织每3个月进行一次，任选一个型号刚生产完毕的批次进行检测。检验项目及抽样数量参照表5。对于检测不合格的项目由研发部门负责组织工艺、品质、生产等部门分析原因，并制定解决方案。

表5
序号
属性
检验项目
抽样数量
章节
项目
1
机械性能

外观
20

尺寸

重量

跌落
4

振动
4
2
电性能

电压
20

内阻

0.2 C5A充、放电
8

1 C5A充、放电

放电有效性

高温性能

低温性能

荷电保持性能（成品）
4

荷电保持性能（满电）
4×4

循环寿命
4
3
环境性能

恒定湿热
4

热冲击（130℃）
4

热冲击（150℃）
4

温度冲击
4

低压
4
4
安全性能

持续充电
3

过充
6×3

过放
3

短路
3

极性反充
3

针刺
3

重物重击
3

挤压
3

7.3 新材料研发测试
抽检方案同常规检测。
7.3 小批量试产检测
检验项目参照试产通知单，抽样数量参照周期性检测方案。

8标识
8.1电芯标识
所有电芯都必须使用激光打码方式打上编码，以确保电芯的可追溯性。
8.2包装标识
产品的名称和型号及规格、数量、合格品标识、生产批次、制造日期、制造厂名、详细地址、产地、产品执行的标准号、生产许可证；
其他标识：如颜色、有包装箱尺寸标注、有小心轻放、向上、怕热、怕湿等标志。
合格品标识方式如下：有检验者标识、检验日期、有效日期、产品型号。

9包装、运输、贮存
9.1包装
9.1.1包装基本要求
装箱前产品必须经过检验并合格，其附件、备件及技术文件应齐全。
产品包装环境应保持通风良好，清洁、干燥，无有害介质。被包装的产品应在室温条件下且相对湿度不大于75%的环境内进行。
包装箱材料可用强度较好的纸质；包装材料和包装容器应保持干燥、清洁，不允许采用对产品有害的材料；包装应牢固结实，不能有松动、晃动；包装内材料应整齐有序，不能有挤压、碰触、重叠；
9.1.2 防护要求
9.1.2.1防潮
经过防潮处理的产品，为了保护产品在储运过程中不受潮气的损害。包装前产品应在温度低于20℃、相对湿度小于65％的环境下，停放24h 进行预处理，并以低透湿量的防潮密封材料与适量的吸湿剂密封产品进行包装作业。被包装的产品表面及其内部在包装有效期内不允许有锈蚀或霉变。
9.1.2.2防静电
包装作业环境和包装材料应具备以下条件：
a）能够防止静电荷的产生；
b）即使存在静电荷产生的条件，也有渠道及时泄放掉；
c）包装材料的电阻率应在规定的范围内(表面阻抗为106～109Ω)。
9.2运输
电池应包装成箱进行运输，在运输过程中应防止剧烈振动、冲击或挤压，防止日晒雨淋，可使用飞机、轮船、汽车、火车等交通工具进行运输。使用飞机运输参照国际空运标准IATA的ICAO和DGR标准；海运参照IMO的IMDG标准；陆上交通参照国家相关标准。
（参见UN相关标准）
9.2.1空运
参照ICAO和DGR标准。
9.2.2海运
参照IMDG标准。
9.2.3路运
参考GB 13392-1990 道路运输危险货物车辆标志
参考GB 12463-1990 危险货物运输 包装通用技术条件
参考GB 14371-1993 危险货物运输 爆炸品分级程序
参考GB14372-1993 危险货物运输 爆炸品分级试验方法和判据
9.3贮存
产品贮存应保持原有包装，存放产品仓库应有防潮、防尘、防震、防腐蚀等设施。
9.3.1贮存条件
贮存条件为：
温度：10℃～35℃
相对湿度：<75%
大气压：86 kPa～106kPa
9.3.2贮存方式
电芯必须包装好存放。
9.3.3贮存周期
电芯的贮存周期为6个月。如果电芯贮存超过6个月，按照具体型号要求重新分选。