1、锂电池安全标准及安全要求综述彭琦，刘群兴，叶燿良（工业和信息化部电子第五研究所，广东广州510610）摘要：综述了国内外锂电池安全标准，重点介绍了各种安全测试方法的差异及目的，并对近年来出现的一些新的测试方法进行了探讨。关键词：锂电池；安全标准；检测方法；强制内部短路；试验温度；钝刺试验；过充电试验中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1672-5468（2010）06-0049-05Overview of Safety Standards and TechnicalRequirements for Lithium BatteryPENG Qi，LIU Qun-xing，YE Yao-
2、liang（CEPREI Guangzhou 510610，China）Abstract：The safety standards for lithium battery are overviewed with focus on the purposes anddifferences among various safety test methods.Some new test methods introduced in recent yearsare also discussed.Key words：lithium batteries；safety standard；test；forced
3、internal short circuit test；testtemperature；blunt nail crush test；overcharge test电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验ELECTRONIC PRODUCT RELIABILITY AND ENVIRONMENTAL TESTING综述与展望收稿日期：2010-08-06作者简介：彭琦（1983-），男，湖南长沙人，工业和信息化部电子第五研究所赛宝质量安全检测中心工程师，硕士，主要从事锂电池、镍氢电池和信息技术类设备的检测和认证工作。2010年12月第28卷 第6期Vol28 No6 Dec.,20101引
4、言自从锂电池面世以来，就以其卓越的性能迅速成为蓄电池领域的佼佼者，但是，随着其应用范围的逐渐扩大以及单个电池的体积能量密度越来越高，容量越来越大，锂电池的安全性也越来越被人们所关注。近年来，针对锂电池的检测手段越来越成熟，国际和国内都相继推出了多个安全性标准，如GB/T 18287-2000、IEC 62133、UL 1642、IEEE1625等，另外，还有很多针对锂电池运输、在设备中使用时的安全标准，如UN 38.3、GB 4943等。但是，近年来随着锂电池的普及和容量的增大，还是屡屡发生锂离子电池爆炸伤人或因安全隐患召回产品等事件，各个国家都在纷纷研究新的锂电池安全技术，开展更适合当今锂电
5、池的检测手段，如日本JIS C 8714的强制内部短路试验，IEC的上下限温度测试手段、钝刺试验等，我们国家也正在积极地制订新的锂电池强制标准。本文试图对各种锂电池检测标准作一个归纳，并对锂电池新的检测方法进行一些简单的探讨。2锂电池的安全标准目前世界上多个国家和国际组织都推出了自己的锂电池安全标准和检验要求，其中应用比较广泛的几个标准有：DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN49DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN电子产品可靠性与环境试验2010年1）IEC 62133 Edition 1.0便
6、携式和便携式设备用密封含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池（Secondary cells and batteries containing alkalineor other non-acid electrolytesSafety requirementsfor portable sealed secondary cells，and for batteriesmade from them，for use in portable applications）；2）IEC 61960 Edition 1.0便携式设备用含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池-二次锂离子电芯和电池（Secondary
7、 cells and batteries contain-ing alkaline or other non-acid electrolytesSec-ondary lithium cells and batteries for portable applica-tions）；3）IEC 60950-1 Edition 1.0信息技术设备的安全（Information technology equipmentSafetyPart 1:General requirements）；4）IEC 60086-4:2007一次电池-第四部分：锂电池安全（Primary batteriesPart 4:S
8、afety oflithium batteries）；5）UL 1642 Ed 4锂电池（Lithium Batteries）；6）UL 2054 Ed 2民用和商用电池（Householdand Commercial Batteries）；7）UN ST/SG/AC.10/11/Rev.4-2003危险品货物运输建议书-试验和标准手册（Recommendationson the Transport of Dangerous GoodsManual ofTests and Criteria，Fourth Revised Edition）；8）GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总
9、规范；9）JIS C 8714:2007便携式电子设备用锂离子电池的单电池即电池组的安全试验；10）IEEE Std 1625-2004笔记本电脑用可充电电池（IEEE Standard for Rechargeable Batteries forPortable Computing）；11）IEEE Std 1725-2006移动电话用可充电电池（IEEE Standard for Rechargeable Batteries forCellular Telephones）。3锂电池的检测方法以上几个主要的锂电池标准分别从不同的角度考察了锂电池的安全性和电性能，现将分类如下：从表1可以看出，
10、目前锂电池的各种标准主要从3个角度来考察锂电池的电性能及安全性能：1）产品使用安全性；2）环境适应性；3）电性能。不同的标准对电池 的 检 测 各 有 侧 重，例 如：IEC61960主 要 侧 重 于 锂 电 池 的 电 性 能 测 试；IEC62133和日本JIS C 8714要求侧重于产品使用安全和环境适应性安全；GB/T 18287不仅包含了部分安全检测项目，还涵盖了性能测试；UL 2054和UL 1642则全面考察电芯和电池在各种使用环境下，包括故障条件、重压条件和燃烧条件下的安全性。4新测试方法的探讨随着锂电池技术的不断进步，各个国家都在研究开展适合当今锂电池的检测手段。例如：目前
11、正在制定的IEC 62133 Ed2讨论稿中提出的钝刺试验和上、下限试验温度，日本JIS C 8714提出的强制内部短路试验等。有些试验项目是对过去检测项目的改进，有些则是全新的检测项目。我们就目前讨论比较多的几个测试项目和测试条件作些简单的探讨。4.1上、下限试验温度8-9上、下限试验温度表示电池可使用上限充电电压及最大的充电电流时，电芯表面的最高温度和最低温度。上、下限试验温度是根据锂电池的材料特性制定出来的，IEC 62133 Ed2讨 论 稿 和JIS C8714提出的上、下限试验温度分别是45 和10，是根据目前市面上比较普遍的锂离子电池材料的特性制定的，并不能代表所有的锂电池，JI
12、S C8714提出，如果需要采用新的上、下限试验温度，则需要进行一定的试验并补充资料依据。其试验考察内容包括：正极材料的结构稳定性、电解液的结构稳定性等材料特性，需保证在新上限试验温度下的已充电电池的安全性，并且在新上限试验温度中加上5 适用JIS C 8714第5.1款的充电条件，且符合第5.25.5款的试验要求；基于负极材料的锂离子吸纳性、电解液的锂离子移动度等（与温度相应），需保证在新下限试验温度下的已充电电池的安全性，并且在新下限试验温度中加上-5 适用5.1款的充电条件，且符合5.25.5款的试验要求。IEC 62133 Ed2讨论稿中也有类似的要求。4.2强制内部短路试验8强制内部
13、短路试验是由日本有关方面最先提出的。2004年，日本某公司生产的笔记本电脑用电池突然起火，有关方面在详细研究分析了电池起火50DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN第6期表1锂电池安全标准的测试内容GB/T 1828711）重物冲击2）热冲击3）过充电4）短路1）过充电保护2）过放电保护3）短路保护1）恒定湿热2）振动3）碰撞4）自由跌落1）0.2C5A放电2）1C5A放电3）高温性能4）低温性能5）荷电保持6）循环寿命IEC 6213321）持续低速率充电2）外部短路3）强迫放电4）高速率充电1）外部短路1）振动2）机械冲击3）温度循环4）自由
14、跌落5）热冲击6）挤压（电芯）7）低气压8）电池外壳应力/IEC 619603/1）20 放电2）-20 放电3）高速率放电4）荷电保持及恢复5）长时间贮存6）循环寿命7）内阻8）静电放电IEC 60086-44（GB 8897-4）1）外部短路2）强制放电3）不正常充电4）错误安装5）过放电1）外部短路2）强制放电3）不正常充电4）错误安装5）过放电1）低气压2）温度循环3）振动4）冲击5）撞击6）挤压7）自由跌落8）温度冲击/UN ST/SG/AC.10/11/Rev.4-20035（UN 38.3）1）外部短路2）强制放电1）外部短路2）过充电1）低气压2）温度循环3）振动4）冲击5）碰
15、撞/UL 164261）外部短路2）不正常充电3）强制放电1）外部短路2）不正常充电3）强制放电1）振动2）冲击3）热冲击4）温度循环5）撞击6）燃烧7）挤压8）低气压/UL 205471）外部短路2）不正常充电3）强制放电1）外部短路2）不正常充电3）乱充电4）强制放电5）限功率测试1）振动2）冲击3）热冲击4）温度循环5）撞击6）燃烧7）挤压8）跌落9）250N压力测试10）外壳应力11）外壳防火/JIS C 871481）外部短路2）强制内部短路1）外部短路2）过充电保护1）热冲击2）挤压3）跌落/对应的标准电芯电池检测目的、检测方法及技术要求产品使用安全性环境适应性（电芯、电池）电性能
16、（电芯、电池）彭琦等：锂电池安全标准及安全要求综述51DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN电子产品可靠性与环境试验2010年的原因后，认为是由于在生产过程中锂电池内部混入了金属小微粒，小微粒刺穿正、负极之间的隔膜，导致了电池内部短路，从而造成电池起火。强制内部短路试验试图模拟这种金属微粒刺穿隔膜造成内部短路的情况，试验分别从两个位置考察内部短路：正极活性物质-负极活性物质之间；正极铝箔-负极活性物质。试验时首先在结露点低于-25的环境下将充满电的电芯分解，然后分别在上两个位置放置小镍片，卷回电池，放入密封的聚乙烯袋中，分别在上限（下限）试验温度
17、加上（减去）5 的条件下放置45 min，然后分别在上、下限试验温度条件下，用标准加压工具以0.1 mm/s的速度对准放置镍片位置施加压力，直至观测到内部短路引起电压下降50 mV或压力达到要求（圆形电池800 N，方形电池400 N）为止，压力保持30 s后解除。要求电池在内部短路的情况下不起火、不爆炸。强制内部短路试验受到了较多的争议，主要是电池在拆解的过程中破坏其电化学环境，虽然拆解过程要求在露点低于-25 的环境下进行，但是仍不能完全保证电池维持原有状态，在包卷回去的电芯是否能有效地模拟正常电池的内部短路仍然存在一定的争议。4.3钝刺试验9IEC 62133 Ed2讨论稿中提出来一个钝
18、刺试验项目（Blunt nail crush），其试验内容有些类似强制内部短路试验，用一根硬度不小于SKD-11级、直径3.2 mm的圆头钢针，以0.1 mm/sec的速度挤压电池，当电压降达到100 mV时停止加压，当样品冷却到室温10 时试验停止。钝刺试验也是针对电池内部短路现象而提出来的，在试验条件和设计理念上都与强制内部短路试验有很多类似之处，其优点是不需要拆解电池，不会破坏锂电池原有的化学环境，可操作性更强。但是钝刺试验是否能完全模拟电池内部短路情况仍在研究之中，目前国际电工 委 员 会（International Electrotechnical Commis-sion）仍在对IE
19、C 62133 Ed2中是否采用“强制内部短路试验”和“钝刺试验”进行讨论。4.4过充电试验9在IEC 62133 Ed2讨论稿中，对过充电试验提出了一些新的修改。2002版中对过充电试验的试验内容为：5个按标准放电后的电芯，用10 V以上的电源充电，充电电流Irec（制造商推荐值），达额定容量的250%，即充电时间是2.5 C5/Irech，要求：无着火、无爆炸。在过去近十年的锂电池试验中，锂电芯的过充电试验都是比较难以通过的一个试验，主要是10 V的充电电压要求过于严格。其实消费者所能接触到的电池一般都是带有PCB保护板的，PCB保护板通常带有限压保护电路，能有效地防止电芯的过充电；再者，
20、一般来说，250 充电时的电压一般达到5 V左右，测试要求使用10 V的施加电压，是为了确保测试的稳妥性。这次IEC 62133 Ed2讨论稿中修改了针对电芯的过充电试验条件：按标准放电后的电芯，充电电流2.5 Irec（制造商推荐值），达额定容量的250%；另外还增加了对电池包的过充电试验，其试验内容为：标准放电后的电池，以2 ItA恒流充电，充电电压不大于推荐充电器的最大充电电压。5结束语随着锂电池的应用越来越广泛，新的锂电池标准和试验条件将会不断地被推出，特别是锂动力电池的研究和应用，对锂电池的安全性和环境适应性提出了更高、更复杂的要求，如何有效地模拟复杂环境下锂电池的使用特性，保证生产
21、出的锂电池的安全性，都成为摆在锂电池测试工程师面前的问题。只有不断研究探索锂电池的电化学特性和使用环境特性，才能制定出更加符合当今锂电池发展要求的试验项目和检测条件。参考文献：1 GB/T 18287-2000，蜂窝电话用锂离子电池总规范S.2 IEC 62133 Edition 1.0-2002，Secondary cells and batter-ies containing alkaline or other non-acid electrolytesSafety requirements for portable sealed secondary cells，and for batte
22、ries made from them，for use in portable ap-plications S.3 IEC 61960 Edition 1.0-2000，Secondary cells and batter-ies containing alkaline or other non-acid electrolytesSecondary lithium cells and batteries for portable applica-tions S.4 IEC 60086-4:2007，Primary batteriesPart 4:Safety oflithium batteri
23、es S.5 UN ST/SG/AC.10/11/Rev.4-2003，Recommendations on thetransport of dangerous goodsmanual of tests and criteri-a，fourth revised edition S.6 UL 1642 Ed 4-1999，Lithium batteries S.52DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN第6期7 UL 2054 Ed 2-1999，Household and Commercial BatteriesS.8 JIS C 8714-20
24、07，便携式电子设备用锂离子电池的单电池即电池组的安全试验S.9 IEC 62133 Edition 2.0-2002，Secondary cells and batter-ies containing alkaline or other non-acid electrolytesSafety requirements for portable sealed secondary cells，and for batteries made from them，for use in portable appli-cations S.彭琦等：锂电池安全标准及安全要求综述信 息 与 动 态!十大对策防止
25、黑客入侵无线网“无线安全”不再是一个雷声大雨点小的概念。现在的网络安全工具、性能和协议可以对无线网络提供更好的保护。那么用户如何才能减小甚至消除黑客进入Wi-Fi或802.11标准无线局域网的危险呢?首先，必须控制进入网络的资格，即认证；其次，保护以无线方式发送的信息，即数据加密。以下是3Com公司提供如何防止无线网络受到黑客攻击的十项对策。a）正确放置网络的接入点设备从基础做起：在网络配置中，要确保无线接入点放置在防火墙范围之外。b）利用MAC来阻止黑客的攻击利用基于MAC地址的访问控制表（ACLs）来确保只有经过注册的设备才能进入网络。MAC过滤技术就如同给系统的前门再加上一把锁，设置的障
26、碍越多，就越能使黑客知难而退，不得不转而寻求其它低安全性的网络。c）有效地管理无线网络的ID所有的无线局域网都有一个缺省的服务标识符（SSID）或网络名。立即更改这个名字，用文字和数字符号来表示。如果企业具有网络管理能力，则应该定期更改SSID。不要到处使用这个名字：即取消SSID的自动播放功能。d）WEP协议的重要性WEP是802.11b无线局域网的标准网络安全协议。在传输信息时，WEP可以通过加密无线传输数据来提供类似有线传输的保护。在简便的安装和启动之后，应立即更改WEP密钥的缺省值。最理想的方式是WEP的密匙能够在用户登录后进行动态的改变，这样，黑客想要获得无线网络的数据就需要不断地跟
27、踪这种变化。基于会话和用户的WEP密匙管理技术能够实现最优保护，为网络增加另外一层防范功能。e）WEP协议不是万能的不能将加密保障都寄希望于WEP协议。WEP只是多层网络安全措施中的一层，虽然这项技术在数据加密中具有相当重要的作用，但整个网络的安全不应该只依赖这一层的安全性能。但是，许多网络管理员很难接受这个观点。f）VPN是最好的网络安全技术之一如果每一项安全措施都是阻挡黑客进入网络前门的门锁，如SSID的变化、MAC地址的过滤功能和动态改变的WEP密匙，那么，虚拟网（VPN）则是保护网络后门安全的关键。VPN具有比WEP协议更高层的网络安全性（第三层），能够支持用户和网络间端到端的安全隧道
28、连接。g）提高已有的RADIUS服务大公司的远程用户常常通过远程用户拔号认证服务（RADIUS）来实现网络认证登录。企业的IT网络管理员能够将无线局域网集成到已经存在的RADIUS架构内来简化对用户的管理。这样不仅能实现无线网络的认证，而且还能保证无线用户与远程用户使用同样的认证方法和帐号。h）简化网络安全管理：集成无线和有线网络安全策略无线网络安全不是单独的网络架构，它需要各种不同的程序和协议。制定结合有线和无线网络安全的策略能够提高管理水平，降低管理成本。例如：不论用户是通过有线还是无线方式进入网络时，都采用集成化的单一用户ID和密码。i）WLAN设备不全都一样尽管802.11b是一个标准的协议，所有获得WiFi标志认证的设备都可以进行基本功能的通信，但并不是所有这样的无线设备都完全对等。虽然WiFi认证保证了设备间的互操作能力，但许多生产商的设备都不包括增强的网络安全功能。j）不能让非专业人员构建无线网络尽管现在无线局域网的构建已经相当方便，非专业人员可以在自己的办公室安装无线路由器和接入点设备，但是，他们在安装的过程中很少考虑到网络的安全性，只要通过网络探测工具扫描网络就能够给黑客留下攻击的后门。因此，在没有专业系统管理员同意和参与的情况下，要限制无线网络的构建，这样才能保证无线网络的安全。（摘自腾讯网）53
