无人飞行器用锂离子电池及电池组技术要求

[摘要]近日，广东省质量技术监督局发布《无人飞行器用锂离子电池及电池组技术要求（工作组讨论稿）》，该讨论稿针对无人飞行器中所使用的可充电锂离子电池及电池组的相关技术做出了明确要求，并对锂离子电池及电池组的检验规则、使用说明、运输、贮藏等方面做了相应规定。

　　近日，广东省质量技术监督局发布《无人飞行器用锂离子电池及电池组技术要求（工作组讨论稿）》，该讨论稿针对无人飞行器中所使用的可充电锂离子电池及电池组的相关技术做出了明确要求，并对锂离子电池及电池组的检验规则、使用说明、运输、贮藏等方面做了相应规定。

　　无人飞行器也称“无人机”，是由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）的航空器。无人机诞生于上世纪40年代，曾长期应用于军事领域。近年来，无人机开始走向民用，并逐渐在航拍、测绘、农业、短途运输等行业发挥出重要作用，无人机用锂离子电池也已成为锂离子电池的又一大细分市场。随着无人机产业的崛起，这一市场规模也将逐渐扩大，而针对该细分市场制定相应技术规范，不但可以规范无人机用锂离子电池的规范化生产，也将促进我国无人机产业的健康发展。

　　据介绍，本次发布的无人机用锂电池技术要求讨论稿由广东产品质量监督检验研究院提出，并由珠海新能源科技有限公司、欣旺达电子股份有限公司、深圳市标准技术研究院、广州丰江电池新技术有限公司、深圳市海盈科技有限公司、中山天贸电池有限公司、深圳市格瑞普电池有限公司、深圳市巴伦检测技术有限公司、深圳市迪比科电子科技有限公司等机构和企业共同起草。

　　以下为讨论稿全文：

　　1　范围

　　本标准规定了无人飞行器用可充电锂离子电池及电池组的术语和定义、要求、试验方法、检验规则以及标志、使用说明、包装、运输、贮存。

　　2　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，仅所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。

　　3　术语和定义

　　下列术语和定义适用于本标准。

　　3.1　无人飞行器

　　无人飞行器(UA：Unmanned Aircraft)，是一架由遥控站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器，也称遥控驾驶航空器(RPA：Remotely Piloted Aircraft)。

　　3.2　锂离子电池

　　含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的装置。该装置包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等，并被设计成可充电。

　　3.3　锂离子电池组

　　由任意数量的锂离子电池组合而成且准备使用的组合体。该组合体包括适当的封装材料、连接器,也可能含有电子控制装置。

　　3.4　额定容量

　　由制造商标明的有效放电容量，用C表示，单位为安培小时(Ah)或毫安小时(mAh)。

　　3.5　最大充电限值电压

　　由制造商规定的在锂离子电池在操作范围内的最高充电电压。

　　3.6　最大充电电流

　　由制造商规定的在锂离子电池操作范围内的最大充电电流。

　　3.7　泄气

　　锂离子电池组中电池的内部压力增加时，气体通过预先设计好的防爆装置释放出来。

　　3.8　泄漏

　　电解质、气体或其他物质从锂离子电池或电池组中漏出。

　　3.9　破裂

　　由于内部或外部因素引起的电池组外壳或电池壳体的机械损伤，导致内部物质暴露或溢出，但没有喷出；或者导致电池组器件暴露的保护壳体的机械损伤。

　　3.10　起火

　　从电池组或电池中发出可见火焰。

　　3.11　爆炸

　　电池或电池组外壳猛烈破裂导致主要成分抛射出来。

　　3.12　充电电流In(A)

　　对电池或电池组充电，n小时使电池满电。充电电流用In表示。如：1小时满电，为I1(A)。

　　4　测试环境及设备

　　4.1　测量装置准确度的要求

　　——电压测量装置：不低于0.5级；

　　——电流测量装置：不低于0.5级；

　　——温度测量装置：±0.5℃；

　　——时间测量装置：±0.1%；

　　——尺寸测量装置：±0.1%；

　　——质量测量装置：±0.1%。

　　4.2　测试过程中，对充放电装置、温控箱等控制仪器的控制精度要求

　　——电压：±1%；

　　——电流：±1%；

　　——温度：±2℃。

　　5　试验要求

　　5.1　电性能测试

　　5.1.1　I1(A)电池容量测试

　　电池组按6.1.1规定进行试验，电池容量应符合制造商的规定。

　　5.1.2　-30°CI1(A)容量测试

　　电池组按6.1.2规定进行试验，电池容量应符合制造商的规定。

　　5.1.3　50°CI1(A)容量测试

　　电池组按6.1.3规定进行试验，电池容量应符合制造商的规定。

　　5.1.4　23°C时的快速放电容量测试

　　电池组按6.1.4规定进行试验，电池容量应符合制造商的规定。

　　5.1.5　-30°C时的快速放电容量测试

　　电池组按6.1.5规定进行试验，电池容量应符合制造商的规定。

　　5.1.6　50°C时的快速放电容量测试

　　电池组按6.1.5规定进行试验，电池容量应符合制造商的规定。

　　5.1.7　绝缘和布线

　　电池组按6.1.7规定进行试验，内部布线和他们的绝缘应足以抵抗预期的最大电压，电流及温度要求。布线的排列应确保在连接器间有足够的爬电距离及电气间隙，内部的连接物理强度应足以应对合理的可见滥用。

　　5.1.8　循环寿命测试

　　电池组按6.1.8规定进行试验，记录循环充放电次数。

　　5.2　环境适应性

　　5.2.1　海拔高度及低气压试验

　　电池组按6.2.1规定进行试验，记录测试中电池放电容量。

　　5.2.2　温度冲击测试

　　电池组按6.2.2规定进行试验，测试结束后，以1I1(A)倍率进行放电，确认电池容量。

　　测试中，电池不应该有鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等现象出现。

　　5.2.3　防水试验

　　电池组按6.2.3规定进行试验，完成测试后，以1I1倍率进行放电，确认电池容量。

　　测试中，电池不应该有鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等现象出现。

　　5.2.4　盐雾试验

　　电池组按6.2.4规定进行试验，结束后常温恢复2h后检查镀层表面。要求：无生锈、剥落现象。

　　5.2.5　冲击测试(工作状态)

　　电池组按6.2.5规定进行试验，测试结束后，电池应没有任何物理损坏，如漏液，破裂等。

　　5.2.6　振动测试

　　电池组按6.2.6规定进行试验，测试结束后, 电池无漏液、破裂、爆炸、起火等现象出现。

　　5.2.7　挤压

　　电池组按6.2.7规定进行试验，电池应不起火不爆炸。

　　5.3　电安全性能测试

　　5.3.1　过充保护测试

　　电池组按6.3.1规定进行试验，测试中，需记录电池组的截止电压，充电电流及电池温度。

　　测试中，电池组不得出现爆炸、起火、冒烟、漏液、破裂等现象。

　　测试中，最大充电电流及截止充电电流需记录。如电池组在充电状态中，出现开路现象，开路现象出现的时间、开路前的充电电流大小及开路后的电池组物理变化均需记录。

　　5.3.2　深度放电

　　电池组按6.3.2，所得到的容量需等于或大于容量1的90%

　　5.3.3　保护电路失效后的过充试验

　　电池组按6.3.3，电池组不得出现爆炸、起火、冒烟、泄露等现象。

　　5.3.4　电池组外部短路测试

　　电池组按6.3.4，电池不应起火、爆炸。测试时需记录电池组表面温升情况。

　　5.3.5　电池外短路测试

　　电池组按6.3.5，电池不应起火、爆炸。测试时需记录电池表面温升情况。

　　5.3.6　抗电强度

　　电池组按6.3.6，电池不应出现电弧及绝缘击穿现象。漏电流不得大于5mA。

　　6　试验方法

　　6.1　电性能测试

　　6.1.1　I1(A)电池容量测试

　　锂离子电池组完全充满电后，在温度为23°C±2°C的环境中静置20-24hrs, 然后以1I1(A)电流恒流放电到制造商规定的截至电压，记录放电时间及放电容量。确认其是否满足制造商宣称值。

　　6.1.2　-30°CI1(A)容量测试

　　锂离子电池组完全充满电后，在温度为-30°C±2°C的环境中静置20-24hrs, 然后以1I1(A)电流恒流放电到制造商规定的截至电压，记录放电时间及放电容量。确认其是否满足制造商宣称值。

　　6.1.3　50°CI1(A)容量测试

　　锂离子电池组完全充满电后，在温度为50°C±2°C的环境中静置20-24hrs, 然后以1I1(A)电流恒流放电到制造商规定的截至电压，记录放电时间及放电容量。确认其是否满足制造商宣称值。

　　6.1.4　23°C时的快速放电容量测试

　　依据制造商宣称的充电方式对电池组进行充电，将电池放在23°C±2°C的环境下20hrs-24hrs, 然后以10I1(A)的倍率(或制造商宣称的最大放电倍率，取高值)进行放电，直至电池组电压将至制造商宣称电压。

　　6.1.5　-30°C时的快速放电容量测试

　　依据制造商宣称的充电方式对电池组进行充电，将电池放在-30°C±2°C的环境下20hrs-24hrs, 然后以10I1(A)的倍率(或制造商宣称的最大放电倍率，取高值)进行放电，直至电池组电压将至制造商宣称电压。

　　6.1.6　50°C时的快速放电容量测试

　　依据制造商宣称的充电方式对电池组进行充电，将电池放在50°C±2°C的环境下20hrs-24hrs, 然后以10I1(A)的倍率(或制造商宣称的最大放电倍率，取高值)进行放电，直至电池组电压将至制造商宣称电压。

　　6.1.7　绝缘和布线

　　正极端子与电池(组)外露金属表面间的绝缘电阻在直流250V电压下，绝缘电阻值不小于10M佟?

　　内部布线和他们的绝缘应足以抵抗预期的最大电压，电流及温度要求。布线的排列应确保在连接器间有足够的爬电距离及电气间隙，内部的连接物理强度应足以应对合理的可见滥用。

　　6.1.8　循环寿命测试

　　以制造商推荐倍率进行充电至电池组截止电压，以10C(或制造商宣称的最大放电倍率)放电至截止电压。循环上述步骤，至电池容量为初始容量的80%时，停止试验。记录循环充放电次数。

　　6.2　环境适应性

　　6.2.1　海拔高度及低气压试验

　　测试前电池组需依据制造商推荐充电倍率使电池满电，测试中遵循以下测试流程

　　a)在15分钟内使气压降至海拔11000m高度气压；

　　b)依据1I1(A)倍率进行放电直至电池组截止电压，并监控电池组温度。

　　c)在15分钟内使气压恢复正常状态

　　记录测试中电池放电容量。

　　6.2.2　温度冲击测试

　　依据制造商推荐充电倍率使电池满电，然后依据下列测试步骤进行试验

　　a) 将电池放在85°C±2°C环境内4hrs

　　b) 在5mins内，将环境温度降低至-55°C±2°C.

　　c) 电池保持在该环境内4hrs

　　d) 在5mins内，将环境温度升至85°C±2°C

　　e) 将电池保持在该环境内4hrs

　　测试结束后，以1I1(A)倍率进行放电，确认电池容量。

　　测试中，电池不应该有鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等现象出现。

　　6.2.3　防水试验

　　依据制造商推荐充电倍率使电池满电，完成GB4208-2008 IPX6的相关试验，完成测试后，以1It倍率进行放电，确认电池容量。

　　测试中，电池不应该有鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等现象出现。

　　6.2.4　盐雾试验

　　对于电池组，以25℃，5%Nacl溶液，PH值6.5-7.2，连续喷雾24小时。结束后常温恢复2h后检查镀层表面。

　　要求：无生锈、剥落现象。

　　6.2.5　冲击测试(工作状态)

　　依据制造商推荐充电倍率使电池满电。依据下表中的相关参数对电池施加冲击测试，在试验过充中，电池以0.5 I1(A)的速率进行放电。测试结束后，检查电池，确认是否有电气及机械失效。

　　测试结束后，电池应没有任何物理损坏，如漏液，破裂等。

　　6.2.6　振动测试

　　依据制造商推荐充放电倍率对电池组进行充电，将电池充满。后依据下列要求进行振动测试。

　　a)设备不工作，对设备进行频率从10Hz到2000Hz，扫描速率不超过1Oct/min，加速度0.5g-pk的正弦扫频。记录设备上选定位置的加速度响应曲线，确定共振频率和放大系数；

　　b)使设备工作，施加C类曲线的试验量级和APSD谱形，每轴向持续1h；

　　c)重复a的正弦扫描，记录任何共振频率的变化(如果有)。试验完成后进行目视检查和产品的功能检查。

　　测试过程中，环境温度为25°C±5°C。

　　测试结束后, 电池无漏液、破裂、爆炸、起火等现象出现。

　　6.2.7　挤压

　　依据制造商推荐的充电电流进行充电，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的及压力。一旦压力达到最大值即可停止挤压试验，试验过程中电池不能发生外部短路。

　　圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两平板平行，方形电池和软包电池只对电池的宽面进行挤压试验。试验中电池放置方式参照图示。一个样品只做一次挤压测试。

　　6.3　电安全性能测试

　　6.3.1　过充保护测试

　　依据制造商推荐的充电电流进行充电。在满电后，采用1.5倍正常充电压，8I1(A)的充电电流对电池组进行充电直到电池失效。

　　充电源需保持连接状态，直到充电电压及电流稳定至少1小时后，结束试验。

　　测试中，需记录电池组的截止电压，充电电流及电池温度。

　　测试中，电池组不得出现爆炸、起火、冒烟、漏液、破裂等现象。

　　测试中，最大充电电流及截止充电电流需记录。如电池组在充电状态中，出现开路现象，开路现象出现的时间、开路前的充电电流大小及开路后的电池组物理变化均需记录。

　　6.3.2　深度放电

　　该测试是用来确定电池深度放电后的恢复能力

　　测试方法：

　　电池按制造商相关要求进行充电

　　a)采用1I1(A)放电速率决定电池容量(容量1)

　　b)使用1 ? ?10%的电阻短接电池正、负极。将电池保持在25°C ±5°C的环境中2周

　　c)取下电阻后，使电池处于放电状态并维持2 周

　　d)依据制造商要求对电池充电

　　e)采用1It放电速率测试电池容量

　　由步骤e 所得到的容量需等于或大于容量1的90%

　　6.3.3　保护电路失效后的过充试验

　　测试前，去除电池组保护电路。依据制造商推荐的充电电流进行充电。在满电后，采用1.5倍正常充电压，8I1(A)的充电电流对电池组进行充电直到电池失效。

　　充电源需保持连接状态，直到充电电压及电流稳定至少1小时后，结束试验。

　　测试中，需记录电池组的截止电压，充电电流及电池温度。

　　测试结束后，观察试验3小时。

　　上述过程中，电池组不得出现爆炸、起火、冒烟、泄露等现象。

　　6.3.4　电池组外部短路测试

　　使用0.2It的充电倍率将电池组充满电后，将电池组放在23°C±2°C中，将输出正负极用80m俦20m俚缱杵鞫搪?0.5h，将正负极断开，并观察3hrs, 电池不应起火、爆炸。

　　测试时需记录电池组表面温升情况。

　　6.3.5　电池外短路测试

　　使用0.2It的充电倍率将电池充满电后，将电池组放在23°C±2°C中，，将输出正负极用80m俦20m俚缱杵鞫搪?0.5h，将正负极断开，并观察3hrs, 电池不应起火、爆炸。

　　测试时需记录电池表面温升情况。

　　6.3.6　抗电强度

　　在正极端子与负极端子间施加50Hz, 1500V交流电或2121V直流电1 分钟，不得出现电弧及绝缘击穿现象。漏电流不得大于5mA。

　　7　样品数量及测试顺序

　　测试所需样品数量及测试顺序如表所示

　　8　标志、包装、运输、储存

　　8.1　标志

　　8.1.1　每个产品在明显位置应用一下标志

　　a)  产品名称或型号规格，产品代码

　　b)  基本参数(按GB4706.1-2005 第2章的规定)

　　c)  制造商名称，

　　d)  接地标志，操作注意事项，安全警示标志。

　　8.1.2　外包装应有下列标志

　　a)  产品名称或型号规格

　　b)  基本参数(按GB4706.1-2005 第2章的规定)

　　c)  制造商名称，地址，电话，传真，网址。

　　d)  产品标准号，产品代码，出厂日期。

　　e)  安全储运图示标志。

　　8.2　  包装

　　8.2.1　包装应牢固，应有防雨，防摔，防潮措施

　　8.2.2　包装应有下列文件

　　a)   合格证

　　b)  使用说明书

　　c)  附件清单

　　8.2.3　也可按用户要求进行包装。

　　8.3　运输

　　产品在运输过程中应防止碰撞，抛摔，并有防晒，防雨措施。

　　8.4　储存

　　产品应储存在通风，干燥的仓库内，不易与腐蚀性，易燃物质一起储存。