鋰電池可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)及試驗流程
作者:
瑞凱儀器
編輯:
瑞凱儀器
來源:
m.hlgsj12.cn
發(fā)布日期: 2020.08.11
1目的:
1.1檢驗本公司所生產(chǎn)二次鋰離子成品電池的各項性能,以確保本公司成品電池的安全性與可靠性符合客戶要求;
1.2發(fā)現(xiàn)明顯的或潛在的品質(zhì)問題,為改善產(chǎn)品品質(zhì),提高產(chǎn)品安全性與可靠性提供客觀數(shù)據(jù)支持。
2范圍:
本標(biāo)準(zhǔn)適用于我公司生產(chǎn)的所有型號單體二次鋰離子成品電池。
3職責(zé)與權(quán)限:
3.1測試:執(zhí)行測試及測試記錄管理;
3.2研發(fā)部/工程部:協(xié)助執(zhí)行檢驗測試。
4定義和術(shù)語
4.1二次鋰離子成品電池:含有鋰離子化合物的能夠?qū)⒒瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的可多次充放電的裝置,包括電極、隔膜、容器和端子。本標(biāo)準(zhǔn)中定義指我司生產(chǎn)的二次液態(tài)鋰離子成品電池和二次聚合物鋰離子成品電池。
4.2充電限制電壓:成品電池由恒流轉(zhuǎn)入恒壓充電時的電壓,未特殊定義其值為n*4. 20V。
4.3額定容量:電池在環(huán)境溫度20℃±5℃條件下,以5h率放電至終止電壓時所應(yīng)提供的電量,用C5表示,單位是Ah (安·時)或mAh (亳安·時)。
4.4標(biāo)稱電壓:用以表示成品電池電壓的近似值。
4.5終止電壓:規(guī)定放電終止時成品電池的負(fù)載電壓,未特殊定義時其值為n*2. 75V。
4.6充電制式:成品電池可采用下列制式之一進行充電:
4.6. 1在環(huán)境溫度20℃±5℃條件下,以0.2C5A充電,當(dāng)成品電池端電壓達到充電限制電壓n*4.
20V時,轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到充電電流≤0.01C5A,充電結(jié)束。此充電制式為檢驗的仲裁充電制式。
4. 6. 2在環(huán)境溫度20℃±5℃條件下,以0. 5C5A充電,當(dāng)成品電池端電壓達到充電限制電壓n*4. 20V時,轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到充電電流≤0.01C5A,充電結(jié)束。
4.6.3在環(huán)境溫度20℃±5℃條件下,以1C5A 充電,當(dāng)成品電池端電壓達到充電限制電壓n*4. 20V時,轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到充電電流≤0. 01C5A,充電結(jié)束。
4. 6.4藍牙系列電池用0.
2C5A充電,DVD 系列電池用0. 5C5A充電。
4.7放電平臺:恒流放電到3.60V時的放電時間。
4. 8完全充電:按照4. 6所述的充電方法,成品電池內(nèi)部儲電容量達到值即被認(rèn)為是完全充電,也稱為滿電。
4.9破裂:由于成品電池內(nèi)部或外部的壓力導(dǎo)使電池的外包裝機械性能失效,從而使成品電池內(nèi)部物質(zhì)漏出或溢出,但并無物質(zhì)噴出。
4. 10變形:成品電池由于內(nèi)部或外部壓力而使電池外觀改變。
4.11爆炸:成品電池失效時電池的外包裝或外殼強制裂開,內(nèi)部的大部分物質(zhì)都強制性的排出。
4.12起火:成品電池失效時產(chǎn)生火焰。
4. 13漏液:電解液從電芯中流出。
4. 14測試頻率:即每隔一-定的時間對該款成品電池進行檢驗。
4.15測試周期:即做完該項測試所需要的時間。
4.16字母“n”:表示串聯(lián)的電池節(jié)數(shù)。
5質(zhì)量評定程序:
5.1抽樣頻率.
5.1.IPRT測試:每個月按照電池容量的大小或者工藝材料的不同至少抽做4個品種,每半年循環(huán)抽取測試一次,測試項目和數(shù)量見附表一。
5. 1.2若客戶有特殊要求時,以客戶的要求抽樣作PRT測試,如頻率過高需向客戶收取合理的測試費用,但雙方必須達成一致。
5.2判定規(guī)則:當(dāng)所有測試項目均滿足規(guī)定要求時,判為試驗合格,如有任何一項測試項目不符合要求時,應(yīng)暫停試驗:責(zé)任單位須對不符合項進行確認(rèn)、分析,找出不合格原因并改善后可繼續(xù)進行送檢:如重新測試合格,則判定試驗合格;若重新測試仍有不符合項則判定檢驗不合格.
5.3測試結(jié)案:測試工作結(jié)束后,報告由測試員制作并經(jīng)實驗室負(fù)責(zé)人審核, QA負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后,整理成電子檔案存入公司公共盤里.
6.測試條件以及測試設(shè)備、儀表要求:
6.1測試條件(無特殊規(guī)定,本文件中各項試驗應(yīng)在此溫濕度條件下進行)
6.1.1溫度: 20℃±5℃
6.1.2相對濕度: 45%~75%RH
6.2測量儀表與設(shè)備要求
6.2. 1測量電壓的儀表準(zhǔn)確度不低于土1%,內(nèi)阻不小于10KQ2/V;
6. 2.2測量電流的儀表準(zhǔn)確度不低于±1% ;
6. 2.3測量時間用的儀表準(zhǔn)確度不低于±0.1%;
6. 2.4測量溫度用的儀表準(zhǔn)確度不低于土2C;
6. 2.5恒流源的電流恒定可調(diào),在工作過程中,其電流變化應(yīng)在土1 %范圍內(nèi);
6.2.6恒壓源的電壓可調(diào),其電壓變化范圍為土0.
5%。
6.2.7測量厚度的卡尺準(zhǔn)確度不低于±1%;
6. 2.8測量容量的設(shè)備準(zhǔn)確度不低于±0.1%;
7測試項目、方法及判定標(biāo)準(zhǔn)
7.1外觀尺寸、內(nèi)阻、電壓、NTC 測試
7.1.1測試方法:.
7. 1. 1.1取樣品電池,目測電池外觀,用數(shù)顯卡尺測量并記錄電池尺寸;
7.1. 1. 2打開內(nèi)阻測試儀電源,按照對應(yīng)成品電池規(guī)格書設(shè)定電壓、內(nèi)阻量程,將電池裝入內(nèi)阻測試儀夾具,讀取并記錄電池內(nèi)阻、電壓:再用萬用表測其NTC值。
7.1.2測試設(shè)備:內(nèi)阻測試儀、數(shù)顯卡尺、萬用表。
7.1.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):
7. 1. 3.1電池外觀表面清潔、無機械損傷、觸點無繡蝕;電池尺寸符合對應(yīng)的規(guī)格書要求;
7. 1. 3. 2電池內(nèi)阻參照對應(yīng)的規(guī)格書要求的規(guī)格值:
7.1.4試驗電池處理:留做其他的性能測試:
7. 1.5標(biāo)準(zhǔn)參照:成品電池規(guī)格書。
7. 2容量測試
7.2. 1測試方法:
7.2. 1.1取做完外觀、內(nèi)阻、電壓的樣品電池,按4. 6充電制式充滿電,即恒流恒壓充電到n*4.
20V;
7.2. 1.2擱置10min; 在20℃±5℃條件下,以0.2C5A電流對電池恒流放電至n*2. 75V結(jié)束(如客戶有特殊要求時,按客戶要求進行),記錄放電容量和放電時間。
7.2.2測試設(shè)備:電池檢測柜。
7.2.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):0.2C放電時間≥300min。
7.2.4試驗電池處理:留做其他的性能測試。
7.2.5標(biāo)準(zhǔn)參照: GB/T 18287-2000。
7. 3放電過流保護測試
7.3. 1測試方法:
7.3.1.1在20℃±5℃溫度下,用0. 5C=A的電流恒流充電,當(dāng)電池端電壓達到n*4. 2V時轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到充
電電流降至0. 01C5A時充電結(jié)束。
7. 3. 1. 2將電池接在電子負(fù)載測試儀上,調(diào)整初始放電電流為1C5A,開啟負(fù)載儀,逐步上升放電電流,直至電池不再放電時結(jié)束,記錄電池停止放電時的放電電流;
7.3.2測試設(shè)備:電池檢測柜、電子負(fù)載儀。
7. 3. 3測試判定標(biāo)準(zhǔn):參照電池對應(yīng)規(guī)格書
7.3. 4試驗電池處理:留作過充的性能測試
7.3. 5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7. 4充電過壓保護測試
7.4.1測試方法:.
7.4.1.1在20℃±5℃溫度下,用0.5C5A的電流恒流充電當(dāng)電池端電壓達到n*4. 2V時轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到充電電流降至0.01C5A時充電結(jié)束。
7.4.1.2將成品電池以5V 0. 5C5A充電8h后,擱置10min, 測試并記錄電池的電壓。
7.4.2測試設(shè)備:電池檢測柜
7.4.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):≤對應(yīng)電池規(guī)格書中過充電壓.上限為合格。
7.4.4試驗電池處理:留做過放的性能測試。
7.4.5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7. 5放電過壓保護測試
7.5. 1測試方法:
7.5.1.1 在20℃±5℃環(huán)境溫度下,用0.5C5A的電流恒流充電,當(dāng)電池端電壓達到n*4. 2V時轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到充電電流降至0. 01CA時充電結(jié)束。
7.5. 1.2將電池接在電子負(fù)載測試儀.上,開啟負(fù)載,以0. 5C&A的電流對電池恒流放電,直至電池不再放電時結(jié)束,擱置10min,記錄下電池停止放電時的電壓。
7.5.1.3 拆下電池保護板,用保護板綜合測試儀,測試電池保護板的保護功能,并記錄測試數(shù)值。
7.5.2測試設(shè)備:電池檢測柜、保護板綜合測試儀、電子負(fù)載測試儀;
7.5.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):≥對應(yīng)電池規(guī)格書過放電壓下限值為合格;保護值在規(guī)格范圍內(nèi)。
7.5.4試驗電池處理:留做其他的性能測試
7.5.5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7. 6振動測試
7.6.1測試方法:
7.6.1. I取容量測試后的樣品電池按4. 6充電制式給電池充滿電;擱置10min后測試并記錄電池電壓;
7.6.1.2將電池固定在振動臺.上,以X、Y、Z三個方向每個方向從10Hz - 55Hz循環(huán)掃頻振動30 min,掃頻速率為
1oct/min;試驗過程中如電池漏液、冒煙或爆炸則實驗結(jié)束;
7.6.1.3. 1振動頻率: 10Hz-30Hz
位移幅值(單振幅): 0. 38mm
7.6. 1. 3.2振動頻率: 30Hz-55Hz
位移幅值(單振幅): 0. 19mm
7. 6. 1. 4振動結(jié)束擱置10min 后,觀察電池外觀,用綜合測試儀測試電池性能。
7.6.2測試設(shè)備:振動測試臺、電池綜合測試儀,萬用表、秒表:
7.6.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):
7. 6.3. 1外觀無損傷、不漏液、不冒煙或不爆炸;
7.6.3.2電池電壓,內(nèi)阻、過流值符合電池對應(yīng)規(guī)格書要求。
7.6.4試驗電池處理:留做跌落測試。
7. 6. 5標(biāo)準(zhǔn)參照:電池對應(yīng)規(guī)格書及GB/T 18287-2000
7.7自由跌落測試
7.7.1測試方法:.
7.7.1.1 取樣品電池,按4.6的充電制式對電池充滿電,擱置10min,
然后以1CoA 電流恒流放電到終止電壓n*2. 75V,放電結(jié)束后記錄電池放電容量、時間及平臺。
7.7.1.2按4.6的充電方式對電池充滿電,充電結(jié)束擱置10min后,測量并記錄電池的內(nèi)阻、電壓.
7.7.1.3將成品電池由1000mm高度自由跌落到18~20mm厚的硬木板上,從X、Y、Z正負(fù)方向(共六個方向)每個方向各跌落一次, 如電池漏液、冒煙或爆炸則實驗結(jié)束;跌落后擱置10min測試并記錄電池電壓、內(nèi)阻。
7.7. 1.4以1C5A電流放電至2. 75V時終止放電;擱置10
min; 按4. 6充電制式給電池充滿電;擱置10 min;
7.7.1.5按7.8.1.4步驟循環(huán)3次后測試結(jié)束,記錄初始放電容量、時間及后一次循環(huán)的放電容量、時間。
7.7.2測試設(shè)備:跌落測試臺、電池檢測柜、內(nèi)阻測試儀、萬用表;
7.7.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池不漏液、不冒煙、不爆炸:放電時間≥51 min。
7.7.4試驗電池處理:按B品退庫。
7.7.5標(biāo)準(zhǔn)參照: GB/T 18287 -2000
7.8異常充電測試
7.8.
1測試方法:
7.8.1. 1將電池放電至終止電壓,擱置10min后測量并記錄電池的內(nèi)阻、電壓及厚度;
7.8.1.2再將電池以充電限制電壓n*4. 2V/3C5A, 充電7h;
7.8. 1.3試驗過程中觀察并記錄電池外觀;
7.8.2 測試設(shè)備: DC Power、萬用表、內(nèi)阻測試儀、數(shù)顯卡尺,安全試驗箱。
7.8.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池應(yīng)不起火、不爆炸。
7.8.4試驗電池處理:按D品報廢
7.8.5 標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7.9反充測試
7.9.1測試方法:
7.9.1.1取樣品電池,將電流表的正極連接到DC power的正極上,串連接入測試回路中;
7. 9.1.2電流表的負(fù)極同電池的輸出端P-連接,DC power的負(fù)極同電池的輸出端P+連接,反接后將電池放入
安全試驗箱中,并以0. 5C5A充電lh,然后監(jiān)控電池端電流。
7.9.2測試設(shè)備: DC power. 電池表、秒表;
7. 9. 3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。
7.9.4試驗電池處理:按D品報廢
7.8.5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7. 10電流放電測試
7.10. 1測試方法:
7. 10.1.1取樣品電池,按4. 6充電制式給電池充滿電,擱置10min后測試并記錄電池的內(nèi)阻、電壓、厚度:
7. 10. 1.2按成品電池規(guī)格書定義之充放電電流,對成品電池進行充放循環(huán)3次
7.10. 1. 3取出樣品電池測量電池電壓、內(nèi)阻、厚度,常溫擱置2h后觀察電池外觀。
7. 10.2 測試設(shè)備:電池檢測柜、內(nèi)阻測試儀:
7.10. 3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池應(yīng)不冒煙、不起火、不爆炸、不漏液。
7.10.4試驗電池處理:留做其他測試。
7.10.5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7. 11保護板靜態(tài)耗電電流測試
7.11. 1測試方法
7.11. 1.1將電池按4.6的充電制式充滿電,擱置10min, 在保護板與電芯間串接一個 數(shù)字微安表,測試保護
板靜態(tài)耗電電流,讀取并記錄靜態(tài)電流值。
7.11.2測試設(shè)備:電池檢測柜、數(shù)字微安表
7. 11.3
測試判定標(biāo)準(zhǔn):參照電池對應(yīng)規(guī)格書
7. 11.4試驗電池處理:留 做其他測試。
7.11. 5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
7. 12短路保護性能測試
7.12. 1測試方法:
7.12.1.1按4.6充電制式給電池充電,充滿電后擱置10min,測試并記錄電池的電壓、內(nèi)阻、厚度。
7. 12. 1. 2將熱電偶固定在電池的面積上,然后將電池放進安全試驗箱中,用一個帶有開關(guān)的電線將電池正
負(fù)極連接(線路總電阻小于100mQ),閉合電線開關(guān)直接短路成品電池正負(fù)極1h并同時啟動秒表;如測
試過程中電池起火或爆炸則試驗結(jié)束。
7.12.1.4短路結(jié)束后取出電池,立即測試并記錄電池的厚度并觀察電池外觀,再以1C恒流瞬時充電5S后測量
電池開路電壓、內(nèi)阻、厚度。
7.12.2測試設(shè)備:電池檢測柜、萬用表、內(nèi)阻測試儀、數(shù)顯卡尺、熱電偶、電阻小于100m2的銅線、秒表。
7. 12.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池不起火、不爆炸、不開裂;瞬時充電后電池電壓應(yīng)不小于3. 7V。
7.12.4試驗電池處理:按B品處理。
7.12.5標(biāo)準(zhǔn)參照:
GB/T 18287- 2000
7.18動態(tài)負(fù)載測試
7.18. 1測試方法:
7. 18. 1.1取做樣品電池,按4.6充電制式充滿電,靜置10min;
7.18. 1.2以放電電流從0.2C.A上升至1. 5C,頻率20速率1.0MNS對成品電池進行持續(xù)放電直至輸出電壓被
放電終止則試驗結(jié)束。
7. 18. 1. 3試驗結(jié)束后測量其電壓、內(nèi)阻、厚度
7.18.2測試設(shè)備:電子負(fù)載、內(nèi)阻測試儀..
7.18.3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。
7.18. 4試驗電池處理:留做其他測試
7.18.5標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂) .
7. 19 BESD測試
7.19. 1測試方法:
7.19.1.1取做樣品電池,按4.6充電制式充滿電,靜置10min后測量其電壓、內(nèi)阻
7.18. 1.2用4KV對成品電池輸出端(正負(fù)極)進行接觸放電10次,再以8V對成品電池輸出端(正負(fù)極)進行空
氣放電10次;
7.18. 1.3以4.6.2條進行循環(huán)充放3次后,記錄放電容量等數(shù)據(jù)。
7. 18. 1. 3試驗結(jié)束后測量其電壓、內(nèi)阻
7. 18.2測試設(shè)備:電池檢測柜、靜電放電發(fā)生器、內(nèi)阻測試儀。
7. 18. 3測試判定標(biāo)準(zhǔn):電池應(yīng)能正常充放電
7.18. 4試驗電池處理:留做其他測試
7.18.5 標(biāo)準(zhǔn)參照: GB/T 18287 -2000
7. 13樣品保存: .
7.13.1樣品保存方法:
7. 13.1.1 ORT保存樣品根據(jù)每月可靠性測試計劃而定,從測試計劃中每規(guī)格加抽srecs 作為ORT留樣保存,在溫度:
20±5C、濕度為40%~ 75%的條件下保存1年,共編號與該規(guī)格之可靠性測試報告編號同步以備有效追溯。
7.13.1.2測試報告編號: PRT+年+月份+流水號,例如: PR0101200; 編號原則如9.3所示;
7. 13. 1.3對應(yīng)保存樣品編號: PRT+年+月份+流水號,例如: PRT20101200,
7.13.2樣品在保存前須對其作基本測試包括:外觀、電壓、內(nèi)陽、厚度、容量以確保該樣品為oK樣:
7.13.3保存樣品:前3天須每日測量其電壓、內(nèi)阻、厚度及外觀檢查,以確保良品進行保存(每日的壓降低于
2mV) ;后續(xù)第-一個月和第六個月測試- -次電壓、 內(nèi)阻、厚度及外觀檢查并記錄:
7.13.4樣品在保存六個月后須作一次充電,
7.13.5保存樣品處理:保存1年后按B品處理。
7. 13.6標(biāo)準(zhǔn)參照:無(本廠自訂)
8.產(chǎn)品測試不合格的推動跟進:
如果測試數(shù)據(jù)及現(xiàn)象存在不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況,測試單位負(fù)責(zé)人須開出“TBR” 單向相關(guān)部門反饋,相關(guān)部門責(zé)任人
應(yīng)及時對問題進行確認(rèn)、分析、處理并提出改善對策,書面回復(fù)“TBR", 針對測試不符合項目需要重新送樣測
試合格后,“TBR”方可作為結(jié)案處理。
9.測試數(shù)據(jù)處理
9.1測試資料的整理:測試申請單和測試報告以及《TEST BUG REPORT》單,按測試申請單內(nèi)的項目,所有測試結(jié)
果統(tǒng)一歸類。
9.2成品電池批號追溯:測試申請單、測試報告中須顯示成品電池批號。