IEC 62133电池安全标准

从2002年首次发布开始，IEC 62133系列标准已经实现了小型电池和电池安全测试的国际协调。从那时起，该标准在2012年进行了重大修订，最近一次是2017年的一次重大变革。本文将详细介绍这些最新变化及其对合规活动的影响。

图1：IEC 62133电池标准的演变

IEC 62133范围简史

IEC 62133的完整标题是二次电池和含有碱性或其他非酸性电解质的电池。便携式密封二次电池的安全要求，以及由便携式密封二次电池制成的电池，用于便携式应用。该标准的第一版和第二版的范围包括镍和锂电池化学品。早在2002年该标准首次亮相时，这肯定是合适的，因为镍和锂在可充电电池和电池市场中占有相当大的份额。

随着技术的发展，锂离子和锂聚合物形式的二次锂选择在大多数便携式应用中都超过了镍镉和镍 - 金属氢化物。尽管锂的潜在波动性令人担忧，但其更高电压，更高能量密度和更少自放电的好处为市场提供了更大的价值。此外，随着产量的增加，锂的成本急剧下降，情况的经济性也发生了变化。最终结果是该行业专注于提高锂的安全性和性能，而镍化学品则被认为是昨天的技术，并没有进行重大改变。

认识到这一事实，IEC 62133标准的最新版本分为两个不同的部分。第1部分涉及镍化学，第2部分关注锂。这导致了一些混乱，因为之前的版本是IEC 62133第2版，其中新版本重命名为IEC 62133-1和-2，但重置为第1版。预计IEC 62133-1很可能看不到任何改变。相反，随着围绕锂化学的所有正在进行的开发工作，IEC 62133-2随时间变化的前景非常重要。请注意，沿化学线划分标准只是更长时间变化叙述的第一步。

基于镍的电池和电池要求的变化

虽然本文的重点是锂电池测试，但应注意IEC 62133-1（针对镍基电池的标准）所做的一些改变。除了内部重新编号以及删除锂测试外，该标准还反映了以下变化和补充：

∙ 已重命名两项测试以阐明测试的意图和范围。“模压外壳应力测试”已更名为“高环境温度下的外壳应力（电池）。”类似地，“镍系统过充电”已简化为“过度充电”。这些变化与使用中的命名惯例一致。新的锂标准，IEC 62133-2;

∙ 在测试样本表中添加了一个注释，注意到单元测试不适用于按钮单元;

∙ 增加了第8.2段，详细说明了小电池和电池所需的安全信息;

∙ 通过添加第9.3段和特定摄取量具的处方来解决摄入问题，以帮助评估特定的小细胞和电池设计。此外，更新了纽扣电池的包装要求，以确保包装足够大，以帮助减轻摄入问题;

∙ 修改热滥用测试以将高温浸泡从10分钟延长至30分钟。这符合相应的锂电池要求;

∙ 挤压试验的力公差从13±1kN降低到13±0.78kN。与加热测试一样，这与相应锂电池要求的变化相协调。

锂电池和电池要求的变化

IEC 62133-2中锂电池和电池要求的变化要广泛得多。作为起点，许多定义已被修改或附加以便澄清。重要的例子包括：

∙ 在“二次电池”的定义中包含单体电池;

∙ 澄清“泄漏”是液体电解质的无计划可见逃逸;

∙ 增加“参考测试电流It”的明确定义，作为充电时间内以C5额定容量（It A）的倍数表示的充电或放电电流。该值用于标准中包含的整个测试定义;

∙ “圆柱形细胞”，“棱柱形细胞”和“细胞块”的新定义;

∙ 承认便携式能源设备日益复杂，在某些情况下可能包括与安全性能相关的硬件和软件方面，功能安全的定义被添加为“整体安全的一部分，依赖于功能和物理单元正确运行以响应他们的投入。“

并非标准的所有变更都代表了对要求的收紧。这可以在5.6节中看到，其中包括将电池组装成电池组。在以前的版本中，大多数要求是规定性的和强制性的（“应该”）。也许作为一种认识，即在基于风险的标准方法的现代范例中，设计者应该有权力和责任来确定设计的所有方面，即使在安全性方面，本节中的要求也已经修改为被推荐为最佳实践（“应该”）。该部分进行了扩展和重组，以包括更多具体的设计方面供考虑。还添加了第5.8节和附录F，详细说明了电池组组件参考标准，从而为标准用户增加了额外的价值。

对实际测试的要求最好具有实质性和重要性。它们代表了从测试执行以及测试产生的相关合规性操作中汲取的经验教训。具体的新要求或修改要求包括：

∙ 该标准的先前版本包括两个电池和电池的充电程序。第一种方法在室温下进行，而第二种方法在装置的规定热限度或以上进行。这对于通常没有额外电路但通常对电池组有问题的电池来说已经足够了。试图在指定的环境热限制之外或之外对电池组充电通常是不成功的，需要逐渐降低温度并且额外尝试对被测电池组完全充电。这造成了许多人认为价值不大的测试效率低下。IEC 62133-2为某些电池测试保留非环境电荷，但转换为电池组的所有环境充电;

∙ 作为对充电要求同样重要的改变，已删除在先前版本的标准中发现的高度规定的充电参数要求，以支持使用由电池或电池制造商指定的充电参数;

∙ IEC 62133第2版包括去除振动和冲击测试。据认为，这种测试已经作为UN 38.3所要求的锂电池运输测试的一部分进行，因此不需要重复。这种方法并非没有问题，因为UN 38.3下的测试是自我认证的，在某些情况下，缺乏合规性。由于机械坚固性是便携式电池组安全性能的核心要素，因此IEC 62133-2按照联合国要求中的一般测试参数恢复了对振动和冲击测试的明确要求。通过增加测试，取消了记录符合联合国运输测试要求的要求;

∙ 电池组安全电路组件的故障受到该标准的一些贡献者的青睐，但未作为强制性要求实施。相反，应注意，应当“应该”提供识别关键部件的安全分析，并且在电池组的短路测试期间应该考虑部件“单个故障”。请注意，这些故障仍有可能成为国家特定偏离IEC标准的一部分;

∙ 用于短路测试的环境温度条件已经在电池和电池组之间翻转。该标准的新版本要求在55°C下进行电池测试，而电池组测试则在室温（20°C）下进行;

∙ 热滥用测试在高温（130°C）下的浸泡时间从10分钟延长到30分钟。该标准还注意到在测试前将细胞在20±5℃浸泡1小时的前提条件;

∙ 压缩试验已经简化，以消除10％的最大变形要求。此外，正如新镍电池测试所述，力公差已从13±1 kN降至13±0.78 kN;

∙ 电池测试过度充电的参数更加侮辱。虽然对串联电池的要求没有显着变化，但单节电池或电池块电池的电压已经增加到上限充电电压的1.4倍（不超过6.0V）。在之前的版本中，倍数仅为1.2且限制为5.0V。在所有测试案例中，电压应足以在整个测试过程中保持2.0 It A或直至达到电源电压。还增加了监控电池外壳温度的明确要求;

∙ 强制内部短路（FISC）测试已经过修改，允许电池或系统中的保护装置放弃对此测试的需要。增加了对这种高度规范性测试的额外说明，例如明确定义要使用的电压电平和基于特定响应方案采取的措施。所有对多单元应用程序的引用都已删除。聚合物和纽扣电池不包括在此测试要求中;

∙ 如果二次纽扣电池的内阻大于或等于3Ω，则不包括在所有要求中;

∙ 如镍电池所述，包括摄入危险问题的所需安全信息也适用于锂纽扣电池。

结论

自2017年2月发布以来，IEC 62133-2已被IECEE采用，用于CB报告。尽管在某些方面比其前身更为广泛，但其要求为国际统一的电池和电池测试提供了澄清和改进。预计相关的国家对标准的偏差以及对独立国家标准的相关更新将在明年发布。与往常一样，这种情况仍然不稳定，各国之间存在很大差异，因此强烈建议经常与您的测试提供商进行协商，以确保积极的合规结果。