鋰離子電池出口日本標(biāo)準(zhǔn)解析 ①

肖 華，王晴晴，王彥兵，符 靜，張 杰

(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518057)

1 引言

可充電鋰離子電池在手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)等電子產(chǎn)品中使用廣泛，由于鋰離子的高度化學(xué)活潑性，其在使用時(shí)可能會(huì)發(fā)生過熱甚至起火爆炸的現(xiàn)象[1-2]，鑒于此，世界各地區(qū)或國(guó)家制定了各自的市場(chǎng)準(zhǔn)入要求。其中日本市場(chǎng)目前的要求是滿足別表第九[3]或J62133(H28)[4]標(biāo)準(zhǔn)，也稱作PSE認(rèn)證，適用范圍為能量密度不低于400 Wh/L的鋰離子電池?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，供鋰離子電池廠家及利益相關(guān)方參考。

2 別表第九

2.1 結(jié)構(gòu)要求

結(jié)構(gòu)要求主要有5個(gè)方面：絕緣和布線、泄氣機(jī)制、溫度和電流管理、端子連接和電芯組裝成電池。

(1)絕緣和布線。電池的正極端子與裸露的金屬表面之間的絕緣阻抗在施加500VDC的電壓時(shí)應(yīng)大于等于5 MΩ。電池的內(nèi)部導(dǎo)線和絕緣應(yīng)能夠承受預(yù)期的最大電流、最大電壓和最大溫度。電池的各端子之間應(yīng)保持合適的電氣間隙和爬電距離。

(2)泄氣機(jī)制。電池的外殼和電芯應(yīng)設(shè)計(jì)有泄氣機(jī)制以便當(dāng)內(nèi)部壓力過大時(shí)進(jìn)行泄壓，避免發(fā)生起火或爆炸。電池如果設(shè)計(jì)有固定電芯的支撐材料，固定電芯的方式以及支撐材料的類型不應(yīng)對(duì)泄氣造成阻礙，電池在正常使用時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

(3)溫度和電流管理。電池應(yīng)設(shè)計(jì)有溫度和電流管理程序，以防止出現(xiàn)異常溫升。該溫度和電流管理程序也可以放在電池外部，比如充電器或終端產(chǎn)品中。

(4)端子連接。電池表面應(yīng)有正負(fù)極標(biāo)識(shí)或采用防反接端子。端子連接片應(yīng)能夠承受預(yù)期的最大電流，應(yīng)采用具有良好機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕的導(dǎo)電材料，連接方式應(yīng)降低短路風(fēng)險(xiǎn)。

(5)電芯組裝成電池。對(duì)于由多個(gè)電芯串聯(lián)組成的電池，電芯應(yīng)具有相同的容量并避免將正負(fù)極接反。

2.2 測(cè)試要求

2.2.1 充電預(yù)處理

測(cè)試前部分項(xiàng)目需要對(duì)樣品進(jìn)行充電預(yù)處理，具體又分為常溫充電預(yù)處理和高低溫充電預(yù)處理。常溫充電預(yù)處理即按照制造商宣稱的充電程序?qū)悠烦錆M電，高低溫充電預(yù)處理的充電程序如表1所示。兩種充電預(yù)處理分別適用的測(cè)試項(xiàng)目如表2所示。

表1 高低溫充電預(yù)處理程序Table 1 Charging procedure at upper limit and lower limit temperature.

在表1的基礎(chǔ)上，如果制造商宣稱的上限充電溫度高于45 ℃，則需要在該宣稱值的基礎(chǔ)上再加5 ℃作為充電預(yù)處理的上限溫度；如果制造商宣稱的下限充電溫度低于10 ℃，則需要在該宣稱值的基礎(chǔ)上再減5 ℃作為充電預(yù)處理的下限溫度。如果制造商宣稱的上限充電電壓高于4.25 V，則需要使用制造商宣稱的這個(gè)更高的值作為充電預(yù)處理的充電電壓[5-6]。

2.2.2 測(cè)試項(xiàng)目

測(cè)試主要從兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估：預(yù)期使用和合理可預(yù)見的濫用。預(yù)期使用包括條款2(1)～2(4)共4個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，合理可預(yù)見的濫用包括條款3(1)至3(12)共12個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。具體測(cè)試項(xiàng)目如表2所示。其中最容易不通過的測(cè)試項(xiàng)目有外部短路(電芯)、熱濫用、過充和電池過充保護(hù)功能。在我們實(shí)驗(yàn)室測(cè)試不通過的案例中，曾遇到一些企業(yè)聲稱其樣品是可以通過外部短路(電芯)和熱濫用測(cè)試的。究其原因發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)自己在做這兩項(xiàng)測(cè)試時(shí)，采用的是2.2.1中所述的常溫充電預(yù)處理，而非高低溫充電預(yù)處理。過充是一項(xiàng)非常嚴(yán)苛的測(cè)試，充電截止條件250%的額定容量或者10 V電壓對(duì)電芯的質(zhì)量都提出了更高的要求。電池過充保護(hù)功能測(cè)試目的在于確保電池在正常充電時(shí)，組成該電池的電芯的電壓在其承受范圍內(nèi)。這就要求電池的保護(hù)電路首先要有一個(gè)不超過電芯上限充電電壓的合適的保護(hù)電壓，然后對(duì)電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)并在監(jiān)測(cè)到電壓超過限值后及時(shí)切斷電路。

表2 別表第九測(cè)試項(xiàng)目Table 2 Test items of attached table 9.

2.3 標(biāo)簽要求

在測(cè)試通過后，電池本體標(biāo)簽上需要標(biāo)明額定電壓、額定容量、圓形PSE標(biāo)志以及備案業(yè)者名稱，其中圓形PSE標(biāo)志和備案業(yè)者名稱原則上需要互相鄰近。標(biāo)簽應(yīng)不易脫落和褪色。

3 J62133(H28)

J62133(H28)對(duì)鋰離子電池的相關(guān)結(jié)構(gòu)、測(cè)試和標(biāo)簽要求同別表第九基本相同，不同之處在于增加了一項(xiàng)電池的過充測(cè)試：空電電池在常溫下恒流恒壓充電，充電電壓為5 V/電芯，充電電流為2倍的電池容量。測(cè)試需持續(xù)至電池表面溫度穩(wěn)定或者回到室溫，不能發(fā)生起火或爆炸。

4 結(jié)論

從獨(dú)立第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的角度闡述了鋰離子電池出口到日本市場(chǎng)需要考慮的標(biāo)準(zhǔn)要求，為需要出口鋰離子電池到日本的相關(guān)從業(yè)者提供參考，同時(shí)有助于鋰離子電池工廠在設(shè)計(jì)生產(chǎn)階段即了解成品需要達(dá)到的水平[7]，從而制定對(duì)應(yīng)的工藝配方以及產(chǎn)線檢測(cè)方案，在一定程度上避免工藝固定后反復(fù)修改的弊端。