移动电源 IEC 62133 电池安全测试

移动电源 IEC 62133 电池安全测试详解

一、标准背景与适用范围

• 标准名称：IEC 62133-2:2017 《含碱性或非酸性电解液的蓄电池和电池 安全要求》

• 适用产品：内置或外置锂离子电池 / 电池组的移动电源（包含电芯、保护电路、外壳等组件）。

• 核心目的：通过模拟极端环境或异常工况，验证移动电源的电气安全、机械安全和热安全，防止起火、爆炸、泄漏等风险。

二、测试前准备

1. 样品要求

• 需提供完整的移动电源成品（含电池组、保护板、外壳），若为可拆卸电池，需单独提供电池组。

• 样品数量：通常为 10-15 个（含备用件），用于不同测试项目。

2. 设备要求

• 环境试验箱：可控温湿度，精度 ±2℃、±5% RH。

• 充放电测试仪：支持恒流 / 恒压充放电，电压范围 0-10V，电流精度 ±0.1%。

• 机械冲击 / 振动台：符合 IEC 60068 系列标准。

• 短路测试装置：可瞬间导通回路，内阻＜5mΩ。

三、核心测试项目与方法

IEC 62133-2 针对电池组（含移动电源）的测试分为电气安全、机械安全、热安全和滥用测试四大类，以下为关键项目：

一、电气安全测试

1. 过充电测试

• 方法：以 1.2 倍额定充电电流持续充电至电压超过制造商规定的最大值（如 4.3V，远超标准 4.2V）。

• 判定：电池不得起火、爆炸，允许轻微发热或电解液渗出。

2. 过放电测试

• 方法：以制造商规定的最大放电电流放电至电压低于 2.0V（如单体电池放电至 1.0V）。

• 判定：电池无破裂、起火，功能恢复后容量衰减≤15%。

3. 短路测试

• 方法：在室温下，用导线直接短路电池正负极，持续至少 1 小时或直至热稳定。

• 判定：外壳温度＜150℃，无明火、爆炸，电解液泄漏量≤5%。

二、机械安全测试

1. 振动测试（IEC 60068-2-6）

• 频率范围：10-500Hz，扫频速率 1oct/min，加速度 0.35g（低频）至 1.0g（高频）。

• 持续时间：每个轴向（X、Y、Z）振动 30 分钟。

• 判定：电池连接部位无松动，外壳无裂纹，测试后功能正常。

2. 冲击测试（IEC 60068-2-27）

• 峰值加速度：50g，脉冲持续时间 11ms，半正弦波，3 个轴向各 3 次。

• 判定：电池无电解液泄漏、外壳破裂，保护板功能正常。

3. 自由跌落测试

• 高度：1.5m，从 6 个面分别跌落至混凝土表面。

• 判定：跌落后续航能力≥标称容量的 85%，无内部短路或外壳变形影响使用。

三、热安全测试

1. 高温存贮测试

• 温度 / 时间：75℃±2℃，持续 7 天。

• 判定：恢复室温后，电池容量≥初始值的 95%，无鼓包或电解液泄漏。

2. 温度循环测试

• 循环条件：-20℃（2h）→室温（30min）→60℃（2h）→室温（30min），共 50 次循环。

• 判定：电池内阻增幅≤30%，容量衰减≤10%。

3. 热滥用测试

• 方法：将电池放入加热箱，以 5℃/min 升温至 130℃并保持 30min。

• 判定：允许电池排气，但不得起火或爆炸，外壳最高温度＜150℃。

四、滥用测试（模拟极端场景）

1. 挤压测试

• 压力：13kN（约 1.3 吨），持续 5 分钟。

• 判定：电池不得爆炸，允许冒烟或轻微起火，但火焰需在 5 秒内自熄。

2. 针刺测试（仅针对电芯）

• 条件：用直径 3mm 的钢针从垂直于电芯轴线方向刺穿（不触碰到电极），保持针尖在内部。

• 判定：电芯不得爆炸或喷射火焰，起火需在 30 秒内自熄。

3. 强制放电测试

• 方法：以 10 倍额定放电电流（如 10A）持续放电至电压为 0V。

• 判定：保护板需在 5 秒内切断电路，电池无过热或变形。

四、测试流程与周期

1. 样品预处理：在 23±2℃、50±5% RH 环境下静置 24 小时。

2. 分组测试：

• 组 1：电气安全测试（过充、过放、短路）。

• 组 2：机械安全测试（振动、冲击、跌落）。

• 组 3：热安全与滥用测试（高温、挤压、针刺）。

3. 周期：常规测试周期为 2-4 周，若需整改则延长至 6-8 周。

五、合格判定与认证

1. 通过标准：

• 无起火、爆炸、电解液大量泄漏（重量损失＞5%）。

• 电气性能（电压、内阻、容量）符合制造商规格书要求。

• 保护电路（如过充保护、过流保护）功能正常。

2. 认证流程：

• 欧盟：CE 认证（需符合 EN 62133）。

• 中国：GB 31241-2014（等效采用 IEC 62133）。

• 美国：UL 2056（参考 IEC 标准，增加本地化要求）。

• 样品测试合格后，可申请CB 认证（基于 IEC 62133），或进一步申请区域认证：

六、常见不合格原因与改进措施

七、标准延伸与关联要求

• UN38.3：针对锂电池运输的安全测试，包含振动、冲击、高低温等项目，需与 IEC 62133 配合使用。

• RoHS/REACH：欧盟对有害物质的限制，需确保外壳、电解液不含铅、汞等违禁物质。

• IP 等级：若移动电源宣称防水防尘，需额外通过 IEC 60529 测试（如 IP67）。

通过 IEC 62133 测试，可确保移动电源在正常使用及极端情况下的安全性，是进入全球市场的核心准入门槛之一。