鋰離子電池出口日本標準解析 ①

肖 華，王晴晴，王彥兵，符 靜，張 杰

(通標標準技術服務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、藍牙耳機等電子產品中使用廣泛，由于鋰離子的高度化學活潑性，其在使用時可能會發(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)或國家制定了各自的市場準入要求。其中日本市場目前的要求是滿足別表第九[3]或J62133(H28)[4]標準，也稱作PSE認證，適用范圍為能量密度不低于400 Wh/L的鋰離子電池。現(xiàn)簡要介紹這兩個標準，供鋰離子電池廠家及利益相關方參考。

2 別表第九

2.1 結構要求

結構要求主要有5個方面：絕緣和布線、泄氣機制、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的電壓時應大于等于5 MΩ。電池的內部導線和絕緣應能夠承受預期的最大電流、最大電壓和最大溫度。電池的各端子之間應保持合適的電氣間隙和爬電距離。

(2)泄氣機制。電池的外殼和電芯應設計有泄氣機制以便當內部壓力過大時進行泄壓，避免發(fā)生起火或爆炸。電池如果設計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對泄氣造成阻礙，電池在正常使用時不應出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

(3)溫度和電流管理。電池應設計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品中。

(4)端子連接。電池表面應有正負極標識或采用防反接端子。端子連接片應能夠承受預期的最大電流，應采用具有良好機械強度、耐腐蝕的導電材料，連接方式應降低短路風險。

(5)電芯組裝成電池。對于由多個電芯串聯(lián)組成的電池，電芯應具有相同的容量并避免將正負極接反。

2.2 測試要求

2.2.1 充電預處理

測試前部分項目需要對樣品進行充電預處理，具體又分為常溫充電預處理和高低溫充電預處理。常溫充電預處理即按照制造商宣稱的充電程序將樣品充滿電，高低溫充電預處理的充電程序如表1所示。兩種充電預處理分別適用的測試項目如表2所示。

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

在表1的基礎上，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上再加5 ℃作為充電預處理的上限溫度；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上再減5 ℃作為充電預處理的下限溫度。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更高的值作為充電預處理的充電電壓[5-6]。

2.2.2 測試項目

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

表2 別表第九測試項目Table 2 Test items of attached table 9.

2.3 標簽要求

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

3 J62133(H28)

J62133(H28)對鋰離子電池的相關結構、測試和標簽要求同別表第九基本相同，不同之處在于增加了一項電池的過充測試：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 結論

從獨立第三方檢測機構的角度闡述了鋰離子電池出口到日本市場需要考慮的標準要求，為需要出口鋰離子電池到日本的相關從業(yè)者提供參考，同時有助于鋰離子電池工廠在設計生產階段即了解成品需要達到的水平[7]，從而制定對應的工藝配方以及產線檢測方案，在一定程度上避免工藝固定后反復修改的弊端。