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锂电池可靠性测试标准及试验流程

作者: 瑞凯仪器 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2020.08.11
1目的:
1.1检验本公司所生产二次锂离子成品电池的各项性能,以确保本公司成品电池的安全性与可靠性符合客户要求;
1.2发现明显的或潜在的品质问题,为改善产品品质,提高产品安全性与可靠性提供客观数据支持。
2范围:
本标准适用于我公司生产的所有型号单体二次锂离子成品电池。
3职责与权限:
3.1测试中心:执行测试及测试记录管理;
3.2研发部/工程部:协助执行检验测试。
4定义和术语
4.1二次锂离子成品电池:含有锂离子化合物的能够将化学能直接转化为电能的可多次充放电的装置,包括电极、隔膜、容器和端子。本标准中定义指我司生产的二次液态锂离子成品电池和二次聚合物锂离子成品电池。
4.2充电限制电压:成品电池由恒流转入恒压充电时的电压,未特殊定义其值为n*4. 20V。
4.3额定容量:电池在环境温度20℃±5℃条件下,以5h率放电至终止电压时所应提供的电量,用C5表示,单位是Ah (安·时)或mAh (亳安·时)。
4.4标称电压:用以表示成品电池电压的近似值。
4.5终止电压:规定放电终止时成品电池的负载电压,未特殊定义时其值为n*2. 75V。
4.6充电制式:成品电池可采用下列制式之一进行充电:
4.6. 1在环境温度20℃±5℃条件下,以0.2C5A充电,当成品电池端电压达到充电限制电压n*4. 20V时,转为恒压充电,直到充电电流≤0.01C5A,充电结束。此充电制式为检验的仲裁充电制式。
4. 6. 2在环境温度20℃±5℃条件下,以0. 5C5A充电,当成品电池端电压达到充电限制电压n*4. 20V时,转为恒压充电,直到充电电流≤0.01C5A,充电结束。
4.6.3在环境温度20℃±5℃条件下,以1C5A 充电,当成品电池端电压达到充电限制电压n*4. 20V时,转为恒压充电,直到充电电流≤0. 01C5A,充电结束。
4. 6.4蓝牙系列电池用0. 2C5A充电,DVD 系列电池用0. 5C5A充电。
4.7放电平台:恒流放电到3.60V时的放电时间。
4. 8完全充电:按照4. 6所述的充电方法,成品电池内部储电容量达到最大值即被认为是完全充电,也称为满电。
4.9破裂:由于成品电池内部或外部的压力导使电池的外包装机械性能失效,从而使成品电池内部物质漏出或溢出,但并无物质喷出。
4. 10变形:成品电池由于内部或外部压力而使电池外观改变。
4.11爆炸:成品电池失效时电池的外包装或外壳强制裂开,内部的大部分物质都强制性的排出。
4.12起火:成品电池失效时产生火焰。
4. 13漏液:电解液从电芯中流出。
4. 14测试频率:即每隔一-定的时间对该款成品电池进行检验。
4.15测试周期:即做完该项测试所需要的时间。
4.16字母“n”:表示串联的电池节数。
5质量评定程序:
5.1抽样频率.
5.1.IPRT测试:每个月按照电池容量的大小或者工艺材料的不同至少抽做4个品种,每半年循环抽取测试一次,测试项目和数量见附表一。
5. 1.2若客户有特殊要求时,以客户的要求抽样作PRT测试,如频率过高需向客户收取合理的测试费用,但双方必须达成一致。
5.2判定规则:当所有测试项目均满足规定要求时,判为试验合格,如有任何一项测试项目不符合要求时,应暂停试验:责任单位须对不符合项进行确认、分析,找出不合格原因并改善后可继续进行送检:如重新测试合格,则判定试验合格;若重新测试仍有不符合项则判定检验不合格.
5.3测试结案:测试工作结束后,报告由测试员制作并经实验室负责人审核, QA负责人批准后,整理成电子档案存入公司公共盘里.
6.测试条件以及测试设备、仪表要求:
6.1测试条件(无特殊规定,本文件中各项试验应在此温湿度条件下进行)
6.1.1温度: 20℃±5℃
6.1.2相对湿度: 45%~75%RH
6.2测量仪表与设备要求
6.2. 1测量电压的仪表准确度不低于土1%,内阻不小于10KQ2/V;
6. 2.2测量电流的仪表准确度不低于±1% ;
6. 2.3测量时间用的仪表准确度不低于±0.1%;
6. 2.4测量温度用的仪表准确度不低于土2C;
6. 2.5恒流源的电流恒定可调,在工作过程中,其电流变化应在土1 %范围内;
6.2.6恒压源的电压可调,其电压变化范围为土0. 5%。
6.2.7测量厚度的卡尺准确度不低于±1%;
6. 2.8测量容量的设备准确度不低于±0.1%;
7测试项目、方法及判定标准
7.1外观尺寸、内阻、电压、NTC 测试
7.1.1测试方法:.
7. 1. 1.1取样品电池,目测电池外观,用数显卡尺测量并记录电池尺寸;
7.1. 1. 2打开内阻测试仪电源,按照对应成品电池规格书设定电压、内阻量程,将电池装入内阻测试仪夹具,读取并记录电池内阻、电压:再用万用表测其NTC值。
7.1.2测试设备:内阻测试仪、数显卡尺、万用表。
7.1.3测试判定标准:
7. 1. 3.1电池外观表面清洁、无机械损伤、触点无绣蚀;电池尺寸符合对应的规格书要求;
7. 1. 3. 2电池内阻参照对应的规格书要求的规格值:
7.1.4试验电池处理:留做其他的性能测试:
7. 1.5标准参照:成品电池规格书。
7. 2容量测试
7.2. 1测试方法:
7.2. 1.1取做完外观、内阻、电压的样品电池,按4. 6充电制式充满电,即恒流恒压充电到n*4. 20V;
7.2. 1.2搁置10min; 在20℃±5℃条件下,以0.2C5A电流对电池恒流放电至n*2. 75V结束(如客户有特殊要求时,按客户要求进行),记录放电容量和放电时间。
7.2.2测试设备:电池检测柜。
7.2.3测试判定标准:0.2C放电时间≥300min。
7.2.4试验电池处理:留做其他的性能测试。
7.2.5标准参照: GB/T 18287-2000。
7. 3放电过流保护测试
7.3. 1测试方法:
7.3.1.1在20℃±5℃温度下,用0. 5C=A的电流恒流充电,当电池端电压达到n*4. 2V时转为恒压充电,直到充
电电流降至0. 01C5A时充电结束。
7. 3. 1. 2将电池接在电子负载测试仪上,调整初始放电电流为1C5A,开启负载仪,逐步上升放电电流,直至电池不再放电时结束,记录电池停止放电时的放电电流;
7.3.2测试设备:电池检测柜、电子负载仪。
7. 3. 3测试判定标准:参照电池对应规格书
7.3. 4试验电池处理:留作过充的性能测试
7.3. 5标准参照:无(本厂自订)
7. 4充电过压保护测试
7.4.1测试方法:.
7.4.1.1在20℃±5℃温度下,用0.5C5A的电流恒流充电当电池端电压达到n*4. 2V时转为恒压充电,直到充电电流降至0.01C5A时充电结束。
7.4.1.2将成品电池以5V 0. 5C5A充电8h后,搁置10min, 测试并记录电池的电压。
7.4.2测试设备:电池检测柜
7.4.3测试判定标准:≤对应电池规格书中过充电压.上限为合格。
7.4.4试验电池处理:留做过放的性能测试。
7.4.5标准参照:无(本厂自订)
7. 5放电过压保护测试
7.5. 1测试方法:
7.5.1.1 在20℃±5℃环境温度下,用0.5C5A的电流恒流充电,当电池端电压达到n*4. 2V时转为恒压充电,直到充电电流降至0. 01CA时充电结束。
7.5. 1.2将电池接在电子负载测试仪.上,开启负载,以0. 5C&A的电流对电池恒流放电,直至电池不再放电时结束,搁置10min,记录下电池停止放电时的电压。
7.5.1.3 拆下电池保护板,用保护板综合测试仪,测试电池保护板的保护功能,并记录测试数值。
7.5.2测试设备:电池检测柜、保护板综合测试仪、电子负载测试仪;
7.5.3测试判定标准:≥对应电池规格书过放电压下限值为合格;保护值在规格范围内。
7.5.4试验电池处理:留做其他的性能测试
7.5.5标准参照:无(本厂自订)
7. 6振动测试
7.6.1测试方法:
7.6.1. I取容量测试后的样品电池按4. 6充电制式给电池充满电;搁置10min后测试并记录电池电压;
7.6.1.2将电池固定在振动台.上,以X、Y、Z三个方向每个方向从10Hz - 55Hz循环扫频振动30 min,扫频速率为
1oct/min;试验过程中如电池漏液、冒烟或爆炸则实验结束;
7.6.1.3. 1振动频率: 10Hz-30Hz
位移幅值(单振幅): 0. 38mm
7.6. 1. 3.2振动频率: 30Hz-55Hz
位移幅值(单振幅): 0. 19mm
7. 6. 1. 4振动结束搁置10min 后,观察电池外观,用综合测试仪测试电池性能。
7.6.2测试设备:振动测试台、电池综合测试仪,万用表、秒表: 
7.6.3测试判定标准:
7. 6.3. 1外观无损伤、不漏液、不冒烟或不爆炸;
7.6.3.2电池电压,内阻、过流值符合电池对应规格书要求。
7.6.4试验电池处理:留做跌落测试。
7. 6. 5标准参照:电池对应规格书及GB/T 18287-2000
7.7自由跌落测试
7.7.1测试方法:.
7.7.1.1 取样品电池,按4.6的充电制式对电池充满电,搁置10min, 然后以1CoA 电流恒流放电到终止电压n*2. 75V,放电结束后记录电池放电容量、时间及平台。
7.7.1.2按4.6的充电方式对电池充满电,充电结束搁置10min后,测量并记录电池的内阻、电压.
7.7.1.3将成品电池由1000mm高度自由跌落到18~20mm厚的硬木板上,从X、Y、Z正负方向(共六个方向)每个方向各跌落一次, 如电池漏液、冒烟或爆炸则实验结束;跌落后搁置10min测试并记录电池电压、内阻。
7.7. 1.4以1C5A电流放电至2. 75V时终止放电;搁置10 min; 按4. 6充电制式给电池充满电;搁置10 min;
7.7.1.5按7.8.1.4步骤循环3次后测试结束,记录初始放电容量、时间及最后一次循环的放电容量、时间。
7.7.2测试设备:跌落测试台、电池检测柜、内阻测试仪、万用表;
7.7.3测试判定标准:电池不漏液、不冒烟、不爆炸:放电时间≥51 min。
7.7.4试验电池处理:按B品退库。
7.7.5标准参照: GB/T 18287 -2000
7.8异常充电测试
7.8. 1测试方法:
7.8.1. 1将电池放电至终止电压,搁置10min后测量并记录电池的内阻、电压及厚度;
7.8.1.2再将电池以充电限制电压n*4. 2V/3C5A, 充电7h;
7.8. 1.3试验过程中观察并记录电池外观;
7.8.2 测试设备: DC Power、万用表、内阻测试仪、数显卡尺,安全试验箱。
7.8.3测试判定标准:电池应不起火、不爆炸。
7.8.4试验电池处理:按D品报废
7.8.5 标准参照:无(本厂自订)
7.9反充测试
7.9.1测试方法:
7.9.1.1取样品电池,将电流表的正极连接到DC power的正极上,串连接入测试回路中;
7. 9.1.2电流表的负极同电池的输出端P-连接,DC power的负极同电池的输出端P+连接,反接后将电池放入
安全试验箱中,并以0. 5C5A充电lh,然后监控电池端电流。
7.9.2测试设备: DC power. 电池表、秒表;
7. 9. 3测试判定标准:电池应不起火、不爆炸、不漏液。
7.9.4试验电池处理:按D品报废
7.8.5标准参照:无(本厂自订)
7. 10最大电流放电测试
7.10. 1测试方法:
7. 10.1.1取样品电池,按4. 6充电制式给电池充满电,搁置10min后测试并记录电池的内阻、电压、厚度: 
7. 10. 1.2按成品电池规格书定义之最大充放电电流,对成品电池进行充放循环3次
7.10. 1. 3取出样品电池测量电池电压、内阻、厚度,常温搁置2h后观察电池外观。
7. 10.2 测试设备:电池检测柜、内阻测试仪:
7.10. 3测试判定标准:电池应不冒烟、不起火、不爆炸、不漏液。
7.10.4试验电池处理:留做其他测试。
7.10.5标准参照:无(本厂自订)
7. 11保护板静态耗电电流测试
7.11. 1测试方法
7.11. 1.1将电池按4.6的充电制式充满电,搁置10min, 在保护板与电芯间串接一个 数字微安表,测试保护
板静态耗电电流,读取并记录静态电流值。
7.11.2测试设备:电池检测柜、数字微安表
7. 11.3 测试判定标准:参照电池对应规格书
7. 11.4试验电池处理:留 做其他测试。
7.11. 5标准参照:无(本厂自订) 
7. 12短路保护性能测试
7.12. 1测试方法:
7.12.1.1按4.6充电制式给电池充电,充满电后搁置10min,测试并记录电池的电压、内阻、厚度。
7. 12. 1. 2将热电偶固定在电池的最大面积上,然后将电池放进安全试验箱中,用一个带有开关的电线将电池正
负极连接(线路总电阻小于100mQ),闭合电线开关直接短路成品电池正负极1h并同时启动秒表;如测
试过程中电池起火或爆炸则试验结束。
7.12.1.4短路结束后取出电池,立即测试并记录电池的厚度并观察电池外观,再以1C恒流瞬时充电5S后测量
电池开路电压、内阻、厚度。
7.12.2测试设备:电池检测柜、万用表、内阻测试仪、数显卡尺、热电偶、电阻小于100m2的铜线、秒表。
7. 12.3测试判定标准:电池不起火、不爆炸、不开裂;瞬时充电后电池电压应不小于3. 7V。
7.12.4试验电池处理:按B品处理。
7.12.5标准参照: GB/T 18287- 2000
7.18动态负载测试
7.18. 1测试方法:
7. 18. 1.1取做样品电池,按4.6充电制式充满电,静置10min;
7.18. 1.2以放电电流从0.2C.A上升至1. 5C,频率20速率1.0MNS对成品电池进行持续放电直至输出电压被
放电终止则试验结束。
7. 18. 1. 3试验结束后测量其电压、内阻、厚度
7.18.2测试设备:电子负载、内阻测试仪..
7.18.3测试判定标准:电池应不起火、不爆炸、不漏液。
7.18. 4试验电池处理:留做其他测试
7.18.5标准参照:无(本厂自订) .
7. 19 BESD测试
7.19. 1测试方法:
7.19.1.1取做样品电池,按4.6充电制式充满电,静置10min后测量其电压、内阻
7.18. 1.2用4KV对成品电池输出端(正负极)进行接触放电10次,再以8V对成品电池输出端(正负极)进行空
气放电10次;
7.18. 1.3以4.6.2条进行循环充放3次后,记录放电容量等数据。
7. 18. 1. 3试验结束后测量其电压、内阻
7. 18.2测试设备:电池检测柜、静电放电发生器、内阻测试仪。
7. 18. 3测试判定标准:电池应能正常充放电
7.18. 4试验电池处理:留做其他测试
7.18.5 标准参照: GB/T 18287 -2000
7. 13样品保存: .
7.13.1样品保存方法:
7. 13.1.1 ORT保存样品根据每月可靠性测试计划而定,从测试计划中每规格加抽srecs 作为ORT留样保存,在温度:
20±5C、湿度为40%~ 75%的条件下保存1年,共编号与该规格之可靠性测试报告编号同步以备有效追溯。
7.13.1.2测试报告编号: PRT+年+月份+流水号,例如: PR0101200; 编号原则如9.3所示;
7. 13. 1.3对应保存样品编号: PRT+年+月份+流水号,例如: PRT20101200,
7.13.2样品在保存前须对其作基本测试包括:外观、电压、内阳、厚度、容量以确保该样品为oK样:
7.13.3保存样品:前3天须每日测量其电压、内阻、厚度及外观检查,以确保良品进行保存(每日的压降低于
2mV) ;后续第-一个月和第六个月测试- -次电压、 内阻、厚度及外观检查并记录:
7.13.4样品在保存六个月后须作一次充电,
7.13.5保存样品处理:保存1年后按B品处理。
7. 13.6标准参照:无(本厂自订)
8.产品测试不合格的推动跟进:
如果测试数据及现象存在不符合标准的情况,测试单位负责人须开出“TBR” 单向相关部门反馈,相关部门责任人
应及时对问题进行确认、分析、处理并提出改善对策,书面回复“TBR", 针对测试不符合项目需要重新送样测
试合格后,“TBR”方可作为结案处理。
9.测试数据处理
9.1测试资料的整理:测试申请单和测试报告以及《TEST BUG REPORT》单,按测试申请单内的项目,所有测试结
果统一归类。
9.2成品电池批号追溯:测试申请单、测试报告中须显示成品电池批号。
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