Q_HZYW 10.1-2019电动工具用锂离子电池和电池组 第1部分：电性能要求及试验方法企业标准.pdf

Q/HZYW 惠州 亿纬 锂能股份有限公司企 业标准惠州 亿纬 锂能股份有限公司企 业标准 Q/HZYW 10.1-2019 电动工具用锂离子电池和电池组 第 1 部分：电性能要求及试验方法 Lithium ion cells and batteries used in electric tools Lithium ion cells and batteries used in electric tools Part 1：Electrical perance requirements and test sPart 1：Electrical perance requirements and test s 2019－09－01 实施2019－07－01 发布 惠州亿纬锂能股份有限公司 发 布 Q/HZYW 10.1-2019 I 前 言前 言 本标准根据GB/T 1.1-2009的要求编制。 本标准是首次发布，自实施之日起，电动工具用电池和电池组新产品测试验证应符合本标准。 本标准由惠州亿纬锂能股份有限公司提出并起草。 本标准由惠州亿纬锂能股份有限公司质量中心归口。 本标准起草单位：惠州亿纬锂能股份有限公司质量中心。 本标准主要起草人：刘金成、刘辉、李涛。 Q/HZYW 10.1-2019 II 目录 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 试验条件 . 3 4.1 一般要求 . 3 4.2 试验环境条件 . 3 4.3 测量仪表和设备要求 . 3 4.4 标准充电方法 . 3 5 性能 . 3 5.1 外观、尺寸及质量 . 3 5.2 电性能测试 . 4 5.2.1 初始容量 . 4 5.2.2 1C 容量 . 4 5.2.3 3C 倍率放电容量 . 4 5.2.4 高倍率放电容量 4 5.2.5 脉冲放电容量 5 5.2.6 高温容量 . 5 5.2.7 低温容量 . 5 5.2.8 荷电保持 . 5 5.2.9 恢复容量 . 6 5.2.10 标准循环寿命（亦简称循环寿命） . 6 5.2.11 内阻 . 6 5.2.12 储存 . 7 5.2.13 恒定湿热 . 7 5.2.14 耐振动 . 7 6 安全性测试 8 7 标识、包装、运输和储存 . 8 7.1 标识 . 8 7.2 包装 . 8 7.3 运输 . 8 7.4 储存 . 8 8 质量评定程序 9 8.1 型式试验 . 9 8.2 抽样方案 . 9 8.3 检验程序 . 9 8.4 判定规则 . 9 附 录 A 对最终用户的建议 . 11 Q/HZYW 10.1-2019 1 电动工具用锂离子电池和电池组 第 1 部分：电性能要求及试验方法 1 范围 本标准规定了电动工具用锂离子电池和电池组（系统）的性能要求。 本标准适用于电动工具用锂离子电池和电池组（以下简称为电池和电池组），电池组最大标称电压 为直流 75V。 对于在医疗、采矿、海底作业等特殊领域和特定场合使用的电动工具电池和电池组可能会有附加要 求。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 3883.1-2014 手持式、可移动式电动工具和园林工具的安全 第 1 部分：通用要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 锂离子电池 lithium ion cell 依靠锂离子在正极和负极之间移动实现化学能与电能相互转化的装置。该装置包括电极、隔膜、电 解质、容器和端子等，并被设计成可充电。 注：以下简称为电池。 3.2 锂离子电池组 lithium ion battery 由任意数量的锂离子电池组合而成且准备使用的组合体。该组合体包括适当的封装材料、连接器, 也可能含有电子控制装置。 3.3 电动工具 electronic tools 以电动机或电磁铁为动力，通过传动机构驱动工作头的一种机械化工具称为电动工具。 [GB/T 2900.28-2007，基本术语 2.1.1] 3.4 手持式电动工具 hand-hold electronic tools 由电动机或电磁铁驱动的、用来做机械功的机械。它被设计成由电动机或电磁铁与机械部分组装成 一体、便于携带到工作场所，并能用手握持或悬挂操作的工具。 注：手持式工具其电动机可以是固定的，也可以是便携式的。 [GB/T 2900.28-2007，基本术语 2.1.2] 3.5 额定容量 rated capacity C Q/HZYW 10.1-2019 2 产品规格书中标明的电池或电池组容量。 注：单位为安时（Ah）或毫安时（mAh）。 3.6 额定能量 rated energy 产品规格书中标明的电池或电池组能量，单位瓦时（Wh）。 3.7 参考试验电流 reference test current 参考试验电流用 It A 表示，It A=C Ah/1h ,在本文中等价 I1。 3.8 荷电保持能力 charge(capacity) retention 电池或电池组在规定条件的开路状态下保持容量的能力。 [GB/T 2900.41-2008 482-03-35]。 3.9 恢复容量 recovery capacity 在规定的温度、时间下进行储存一段时间，电池或电池组放电后进行充电，并再次放电的容量。 注：改写 GB/T 18287-2013 定义 3.6。 3.10 充电限制电压 limited charging voltage 产品规格书中的电池或电池组的额定最大充电电压。 注：例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电限制电压一般为 4.20V，温度不同充电限制电压可能不同。 [GB 31241-2014，定义 1.3.8] 3.11 标称电压 normal voltage 用以标志或识别一种电池或一个电化学体系的适当的电压近似值。 [GB/T 2900.41-2008 术语和定义 482-03-31] 3.12 放电终止电压 discharge end voltage 规格书规定的电池或电池组终止放电的负载电压。 3.13 放电截止电压 discharge cut-off voltage 规格书规定的电池安全放电的时候最低电压。 注：GB 31241-2014，定义 3.11 改写 3.14 漏液 leakage 可见的液体电解质的漏出。 [GB/T 28164-2011，定义 1.3.9] 3.15 起火 fire 从电池或电池组发出火焰。 [GB/T 28164-2011，定义 1.3.13] 3.16 爆炸 explosion 电池或电池组的外壳剧烈破裂导致主要成分喷射出来。 [GB/T 28164-2011，定义 1.3.12] Q/HZYW 10.1-2019 3 3.17 型式试验 type test 对有代表性的样品所进行的试验，其目的是确定其设计和制造是否能符合本标准的要求。 [GB 4943.1—2011，定义 1.2.13.1] 4 试验条件 4.1 一般要求 电池包的设计和结构应该在电池式工具的预期使用和合理预见使用条件下保证安全工作，不能对人 身或周围环境发生危险。 锂离子电池的性能应符合IEC61960的规定，电池包作为电池式工具的关键功能的组件或部件应符合 GB/T 3883.1-2014的要求。 当具体测量要求存在争议时，以产品规格书中的描述指标为准，本标准为企业内部管理标准。 4.2 试验环境条件 除有特别规定外，试验应在以下环境进行： 1）温度：20℃±5℃ 2）相对湿度：不大于75%； 3）气压：86kPa～106kPa。 4.3 测量仪表和设备要求 1) 测量电压的仪表准确度应不低于±0.5％； 2) 测量电流的仪表准确度应不低于±0.5％； 3) 测量时间用的仪表准确度应不低于±0.1％(1min以上)，±5％(1min以下)； 4) 测量温度的仪表准确度应不低于±2℃，不提供公差的测试条件应满足该该温度下±2℃； 5) 称量重量的电子天平准确度应不低于±0.1％； 6) 测量外形尺寸的量具，其分度值不应大于1mm，厚度准确度不低于±1%； 7) 恒流源的电流可调，在恒流充电或放电过程中，电流变化在±1％范围内； 8) 恒压源的电压可调，在恒压充电过程中，电压变化在±1％范围内。 上述公差包含来所用测量仪器的准确度、所采用的测量方法以及测试过程中引入的所有其他误差。 4.4 标准充电方法 电池或电池组在充电前， 应在20℃±5℃的环境温度下以1ItA电流恒流放电至终止电压。 电池或电池 组在试验中采用以下方法进行充电： 在20℃±5℃的环境温度下，以1ItA充电至充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等 于0.02ItA停止充电。 注:当测试条件存在争议需要仲裁时,涉及标准容量的室温定义为23℃。 5 性能 5.1 外观、尺寸及质量 在良好的光线条件下， 用目测法检查单体电池的外观， 外观不得有变形及裂纹， 表面无毛刺、 干燥、 无外伤、无污物，且宜有清晰、正确的标志。 Q/HZYW 10.1-2019 4 用电压表检测单体电池极性，端子极性标识应正确、清晰。 用量具和衡器测量单体电池的外形尺寸及质量，电池外形尺寸、质量应符合企业提供的产品技术条 件，规格书或补充协议。 5.2 电性能测试 5.2.1 初始容量 5.2.1.1 要求 电池或电池组初始容量不低于额定容量。 5.2.1.2 测试方法 a) 电池或电池组按4.4规定进行充电，搁置10min； b) 在23℃±2℃的环境温度下，以0.2ItA电流放电到终止电压，记录放电容量； 步骤a）～b）共进行3次，取3次容量的最小值。 备注:当电池(组)被长期存放应循环5周,取后3周的最小数值。 5.2.2 1C 容量 5.2.2.1 要求 电池或电池组初始容量不低于初始容量95%。 5.2.2.2 测试方法 c) 电池或电池组按4.4规定进行充电，搁置10min； d) 在23℃的环境温度下，以1ItA电流放电到终止电压，记录放电容量； 步骤a）～b）共进行3次，取3次容量的最小值。 5.2.3 3C 倍率放电容量 5.2.3.1 要求 电池或电池组 3C 倍率放电容量不低于初始容量的 90%。 5.2.3.2 测试方法 a) 电池或电池组按 4.4 规定进行充电，搁置 10 min； b) 在 23℃的环境温度下，以 3ItA 电流恒流放电到终止电压，记录放电容量； 步骤 a）~b）共进行 3 次，取 3 次容量的最小值。 5.2.4 高倍率放电容量 5.2.4.1 要求 电池或电池组 nC 倍率放电容量不低于初始容量的 85%。 5.2.4.2 测试方法 a) 电池或电池组按 4.4 规定进行充电，搁置 10 min； b) 在 23℃的环境温度下，以规格书上承诺的放电倍率 nItA 电流放电到终止电压，记录放电容量； 步骤 a）~b）共进行 3 次，取 3 次容量的最小值。 Q/HZYW 10.1-2019 5 注： 电池组或设备本身对于nItA放电有保护要求时， 或增加的额外的控制使得该试验存在保护则电池组可不做要求， 亦可参照该电池组产品的规格书内容， 测试其最大连续输出能力; 由于不同倍率有不同应用的场合， 所以此需要参考规 格书要求，n 代表倍率数值。 5.2.5 脉冲放电容量 5.2.5.1 要求 电池或电池组脉冲放电容量不低于额定容量的 80%。 5.2.5.2 测试方法 电池或电池组按 4.4 规定进行充电，搁置 10 min，在 23℃的环境温度下以如下步骤用间歇的峰值电 流放电到终止电压。 a) 电池（组）搁置 6s； b) 电池（组）以 15ItA 或电 6s，或产品规格书实际放电电流和时间； 步骤 a) ，b) 交替循环，直到电池（组）放电至终止电压。 注 1：如产品规格书上的试验方法可以等效上述或是更苛刻的测试满足上述要求时也可执行该方法，如连续放电。 注 2：如电池或电池组上述试验条件需要被保护或设备本身对于该电流需要保护时，按规格书要求；因产品应用的环 境不同，规格书或设计的产品允许脉冲电流小于 10C，本项目可不做要求。 5.2.6 高温容量 5.2.6.1 要求 电池高温放电容量不应低于初始容量的 98％，电池组不应低于初始容量的 95％，电池组允许因高温 保护无法放电的情况。 5.2.6.2 测试方法 电池按 4.4 规定进行充电，搁置 10 min，在 55℃的环境温度下搁置 3h，继续在 55℃环境下以 1ItA 电流放电到终止电压。 5.2.7 低温容量 5.2.7.1 要求 电池和电池组低温放电容量应不低于初始容量的 70%,电池组允许因低温保护无法放电的情况。 5.2.7.2 测试方法 电池按 4.4 规定进行充电，搁置 10 min，在-20℃±2℃的环境温度下搁置 3h，继续在-20℃±2℃环境 下以 1ItA 电流放电到终止电压。 注 1：当某些设计的产品低温-20℃存在不能放电或需要设计保护，产品的规格书也可要求-10℃环境下进行放电要求； 注 2：当某些设计的产品低温-30℃或更低温度需要放电或才需要设计保护，产品的规格书也可要求-30℃或更低温度的 环境下进行测试，此低温放电因产品类别不同，具体参考规格书的内容。 注 3：低温的放电终止电压可能与常温不同，但不能低于电池单体截止电压。 5.2.8 荷电保持 5.2.8.1 要求 Q/HZYW 10.1-2019 6 电池或电池组荷电保持能力不低于初始容量的 90%。 5.2.8.2 测试方法 电池或电池组按 4.4 规定充电， 在 20℃±5℃的环境温度下， 将电池或电池组开路搁置 28d 后， 在 23℃ 的环境温度下以 1ItA 电流放电至终止电压，记录放电容量。 5.2.9 恢复容量 5.2.9.1 要求 电池和电池组经 5.2.9.2 试验后，放电容量不低于额定容量 90%。 5.2.9.2 测试方法 电池和电池组恢复容量测试方法如下： a) 以 1ItA 恒流放电至放电终止电压后，用 1ItA 充电 0.5 小时，在 20℃±5℃环境储存 1 年； b) 在 23℃环境下搁置 1h，然后以 1ItA 恒流放电至放电终止电压； c) 按照 4.4 规定充满电； d) 在 23℃环境下搁置 1h，以 1ItA 电流恒流放电至放电终止电压； 步骤 c） 、d)共进行 3 次，取步骤 d）测量得到的最大值。 5.2.10 标准循环寿命（亦简称循环寿命） 5.2.10.1 要求 电池和电池组按 5.2.10.2 试验，第 300 次充放电循环的放电容量不低于额定容量 80%。 5.2.10.2 测试方法 在 20℃±5℃的环境温度下，按照如下步骤进行循环寿命测试： a) 以 1ItA 放电至放电终止电压； b) 搁置不低于 10min 或者产品规格书中规定的搁置条件； c) 按照 4.4 方法或规格书上的倍率进行充电； d) 搁置不低于 10min 或者产品规格书中规定的搁置条件； e) 以 3ItA 或产品规格书上的放电电流至放电终止电压，记录放电容量； 重复 b)～e)连续循环 300 次。 注 1：本标准为最低要求，当产品规格书上超过此标准时，具体产品应执行产品规格书上要求。 注 2：由于小倍率的放电到终止条件对于倍率产品存在轻度的过放风险，此倍率电池的循环寿命通常以规格书上的电 流和电压为准。 5.2.11 内阻 5.2.11.1 要求 电池内阻需在产品规格书的规定值内。 5.2.11.2 测试方法 电池的内阻一般用交流法进行测试。 在试验之前，电池组应当以0.5I1A放电至终止电压。电池组按照4.4规定充电后，在20℃±5℃ Q/HZYW 10.1-2019 7 的环境温度下搁置1h～4h。电池组应当在20℃±5℃的环境温度下测量内阻。 在23℃±2℃的环境温度下，在频率为1.0kHz±0.1kHz时，测量1s～5s内的交流部分的电压有效值Ua 和电流有效值Ia，交流内阻阻值为： Rac=Ua/Ia 式中： Rac——交流内阻阻值，单位为欧姆（Ω）； Ia——交流电流有效值，单位为安培（A）； Ua——交流电压有效值，单位为伏特（V）。 注1：交流电压峰值应低于20mV； 注2：不同荷电状态的内阻不同，通常满电态低于半电态，具体产品要求的差异可参考规格书的要求。 注3：个别厂家可能需要电池的直流内阻的要求，此部分目前如需要达成一致，宜可参考IEC61960的部分。 5.2.12 储存 5.2.12.1 要求 电池或电池组经5.2.11.2试验后，外观应无变形，恢复容量不低于额定容量的85%。 5.2.12.2 测试方法 电池或电池组贮存前按4.4规定的方法给电池或电池组充满电，然后在温度45℃±2℃的温度箱中储 存28天，在20℃±5℃的温度环境下以1ItA放电至终止电压，搁置10min，按4.4规定充电，搁置10min，再 在20℃±5℃的环境温度下以1ItA 放电至终止电压，记录首次放电容量为荷电保持能力，记录第2次放电 容量为恢复容量。充放电试验可以循环5次，恢复容量可以取最大放电容量值。 5.2.13 恒定湿热 5.2.13.1 要求 电池或电池组经5.2.12.2测试后，放电容量不低于额定容量的90%。 5.2.13.2 测试方法 电池或电池组贮存前按4.4规定的方法给电池或电池组充满电，然后在环境温度40℃±2℃，相对湿 度不低于90%～95%的环境中搁置48h。目测电池组外观，并以1I1A电流放电至终止电压。 5.2.14 耐振动 5.2.14.1 要求 电池组经5.2.13.2 测试后，放电容量不应低于初始容量的98%，不允许出现放电电流锐变、电压异 常、蓄电池壳变形、电解液溢出等异常现象，并保持连接可靠、结构完好。 5.2.14.2 测试方法 a)电池或者电池组按照 4.3方法充电； b)将电池或者电池组按使用安装的方向紧固到振动试验台，按照下述条件进行线性正弦扫频振动试 验： ---放电电流1ItA，放电可与振动启动同步或延时，或在振动峰值时前后启动放电。 ---振动方向：上下单振动 ---振动频率：10Hz～55Hz～10Hz Q/HZYW 10.1-2019 8 ---频率变化速率：1Hz/min； ---最大加速度：30m/s 2; ---扫频循环 1 次； 注 1： 如果电池组的安装方向未做规定时， 该实验电池组应该按照选定三个正交轴方向安装 （避免输出线朝下被压迫） 。 注 2：如果单体在其他设计已经被验证，本处可以不测试单体，无需再在型式实验中体现。 6 安全性测试 电池或电池组的安全性应满足 《电动工具用锂离子电池和电池组 第2部分： 安全要求及试验方法》 ， 上述5.1～5.2.13试验中也不应出现起火、爆炸和漏液等现象。 7 标识、包装、运输和储存 7.1 标识 电池组上应有下列中文标识，外销产品标志应满足合同要求或等同的英文内容： ——产品名称； ——型号； ——标称电压； ——额定容量； ——额定能量； ——充电限制电压； ——正负极性； ——制造日期或批号； ——制造商或商标或英文符号或代号； ——警示说明。 其中允许将标称电压、警示语标识在包装上或使用说明书中。 对于电池，额定容量、额定能量、型号和正负极性应在本体上标明，直接标明或者用其他可追溯和 识别的方式进行标明（如条形码或二维码） ，其余标识允许在包装或规格书上标明。 7.2 包装 每个电池组都应有外包装，应附有产品使用说明书。包装好的产品应放在干燥、防尘、防潮的包装 箱内。包装箱内应标明产品名称、型号、数量、制造厂商、出厂日期，应有“向上”、“怕雨”、“堆 放层数极限”等必要标志，其包装储运图示标志应符合GB/T 191—2008规定。 7.3 运输 电池或电池组应包装成箱进行运输，在运输过程中应防止剧烈振动、冲击或挤压，防止日晒雨淋， 可使用汽车、火车、轮船、飞机等交通工具进行运输。 7.4 储存 a) 电池包应贮存在通风、干燥和凉爽的环境中。高温或高湿有可能导致电池性能下降和/或电池表 面腐蚀。 b) 电池包箱堆叠的高度不可超过生产者规定的高度。假如太多的电池包箱堆叠在一起，最下层箱 中的电池包有可能受损并导致电解质泄露。 Q/HZYW 10.1-2019 9 c) 勿将电池陈列或贮存在阳光直射或遭受雨淋之处。当电池受潮时，电池包的绝缘性能会降低， 有可能发生电池包自放电和腐蚀；高温会导致电池包性能下降。 d) 电池包应保存在原包装中。若拆开包装将电池包混在一起，电池包有可能短路或破坏。 8 质量评定程序 8.1 型式试验 型式试验一般在产品设计定型和生产定型时进行，但在产品的主要设计、工艺、元器件及材料有重 大改变，影响产品的重要性能，使原来的试验结论不再有效时，也应进行型式试验。 8.2 抽样方案 试验所需电池或电池组的数量见表1，试验使用的电池或电池组的制造期限不应超过6个月。检验的 样品是使用与正常生产相同的材料、设备和工艺生产并随机抽取的，样品数量见表1。 表1 型式检验 注：型式试验中的安全部分见《电动工具用锂离子电池和电池组 第 2 部分：安全要求及试验方法》 ，下同。 8.3 检验程序 型式检验项目、顺序及分组按表2规定。对于电池，先进行初始容量测试，再进行交流内阻测试，然 后分别进行其他项目。对于电池组，先进行初始容量测试，然后进行其他项目。 8.4 判定规则 当所有检验项目均满足规定时，则判为型式检验合格。如果任何一个项目中一只样品或一只以上样 品不符合规定的要求时，应停止检验，生产方对不合格项目进行分析，找出不合格原因并采取纠正措施 组号 检验项目 电池/电池组 要求 章条号 试验方法 章条号 样品 数量 1 室温放电容量 5.2.1.1 5.2.1.2 18 内阻 5.2.10.1 5.2.10.2 18 2 1C 放电容量 5.2.2.1 5.2.2.2 3 3C 倍率放电容量 5.2.3.1 5.2.3.2 10C 倍率放电容量 5.2.4.1 5.2.4.2 脉冲放电容量 5.2.5.1 5.2.5.2 低温放电容量 5.2.7.1 5.2.7.2 高温放电容量 5.2.6.1 5.2.6.2 3 荷电保持 5.2.8.1 5.2.8.2 3 4 恢复容量 a 5.2.9.1 5.2.9.2 3 5 标准循环寿命 5.2.11.1 5.2.11.2 3 6 储存 5.2.12.1 5.2.12.2 3 7 恒定湿热 5.2.13.1 5.2.13.2 3 8 耐振动 5.2.14.1 5.2.14.2 3 a.恢复容量试验结果，不影响产品定型。 Q/HZYW 10.1-2019 10 后，可重新进行型式检验，若重新检验合格，则仍判定检验合格；若重新试验仍有某个项目中一只样品 或一只以上样品不符合规定的要求，则判定型式检验不合格。 Q/HZYW 10.1-2019 11 附 录 A 对最终用户的建议 附 录 A 对最终用户的建议 下面是电动工具电池包制造商为最终用户提供的典型但不完全的使用建议。 a) 禁止拆卸、打开、切碎或用金属刺穿电池或电池组。 b) 禁止将电池或电池组暴露在热源或火焰下，禁止将电池或电池组投入火中，避免在阳光直射下 储存。 c) 禁止短路电池或电池组。不要将多只电池或电池组随意搁置在盒子或抽屉中以避免它们间相互 短路或被其它金属物体短路。 d) 禁止使电池或电池组经受机械冲击。 e) 一旦发生泄漏，勿将泄漏出的液体直接接触皮肤或眼睛。如发生接触，应用大量水冲洗接触部 位。 f) 不要使用非专用的充电器，充电时应按照制造商的使用说明进行。 g) 注意电池组和电动工具上的(+)和(-)标志，确保正确使用。 h) 保持电池组清洁和干燥。 i) 如果电池组的极端变脏应使用清洁干燥的布擦拭。 j) 不要将电池组长期充电。 k) 电池或电池组在15℃～35℃的条件下充放电可以获得最佳使用效果和使用寿命。 l) 保存好产品的原始说明书以备日后参考。 m) 按国家的环保法规处理废弃电池或电池组。 ________________________________