测试柜(手动整理GB31241-2014便携式电子品用锂电池和电池组安全测试设备)

Posted 2023-05-31

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测试柜(手动整理GB31241-2014便携式电子品用锂电池和电池组安全测试设备)

一、GB31241-2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求

6电池电安全试验

6.1.常温外部短路

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后。放置在20℃±5℃的环境中，待电池表面温度达到20℃±5℃后，再放置30min。然后用导线连接电池正负极端。并确保全部外部电阻为80mΩ±20 mΩ。试验过程中监测电池温度变化，当出现以下两种情形之一，试验终止。

a)电池温度下降到比峰值低20%；

b)短接时间达到24h。

电池应不起火、不爆炸，最高温度不超过150℃。

注：导线的电阻率温度系数小于5×10-3℃-1，如康铜线等。

6.2.高温外部短路

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后。放置在55℃±5℃的环境中，待电池表面温度达到55℃±5℃后，再放置30min。然后用导线连接电池正负极端。并确保全部外部电阻为80mΩ±20 mΩ。试验过程中监测电池温度变化，当出现以下两种情形之一，试验终止。

a)电池温度下降到比峰值低20%；

b)短接时间达到24h。

电池应不起火、不爆炸，最高温度不超过150℃。

注：导线的电阻率温度系数小于5×10-3℃-1，如康铜线等。

6.3.过充电

将电池按照4.5.2规定的试验方法放完电后，先用3CA及制造商推荐充电电流的3倍中较大值恒流充电至表6的试验电压，然后用该试验电压恒压充电。

表6不同类型正极材料的过充电电压（石墨为负极）

正极材料	钴酸锂	锰酸锂	三元材料	磷酸亚铁锂
过充电电压/V	4.6	4.6	4.6	5.0

对于其他材料体系的电池的试验电压至少应为4.6V。

试验过程中监测电池温度变化，当出现以下两种情形之一时，试验终止：

a) 电池持续充电时间达到7h及制造商定义充电时间中较大值；

b) 电池温度下降到比峰值低20%。

电池应不起火、不爆炸。

6.4强制放电

将电池按照4.5.2规定的试验方法放完电后，以1CA电流反向充电90min。

电池应不起火、不爆炸。

7电池环境安全试验

本章仅适用于锂离子电池，具体试验方法可参照GB/T2423中的相关条款。

7.1低气压

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池放置于20℃±5℃的真空箱中，抽真空将箱内压强降低至11.6Kpa(模拟海拔15240m)，并保持6h。

电池应不起火、不爆炸、不漏液。

7.2温度循环

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池放置在温度为20℃±5℃的可控箱体中进行如下步骤（见图1）：

a)将样品放入温度为75℃±2℃的试验箱中保持6h；

b)后将实验箱温度降为-40℃±2℃，并保持6h；温度转换时间不大于30min；

c)再次将实验箱温度升为75℃±2℃，温度转换时间不大于30min；

d)重复步骤a)~c)，共循环10次。

电池应不起火、不爆炸、不漏液。

7.3振动

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池紧固在振动试验台上，按表7中的参数进行正弦振动测试。

表7振动波形（正弦曲线）

频率		振动参数	对数扫频循环时间（7Hz-200 Hz-7Hz）	轴向	振动周期数
起始	至
f1=7Hz	f 2	a 1=1gn	15min	X	12
f 2	f 3	S=0.8mm		Y	12
f 3	f 4=200Hz	a 2=8gn		Z	12
返回至f1=7Hz				总计	36
f1 、f 4 ----下限、上限频率； f 2 、f 3----交越点频率（f 2≈17.62 Hz、f 3≈49.84 Hz）； a 1 、a 2----加速度幅度； S ----位移幅度。
注：振动参数是指位移或加速度的最大绝对数值，例如：位移量为0.8mm对应的峰—峰值的位移量为1.6mm。

每个方向进行12个循环，每个方向循环时间共计3h的振动。

圆柱形的纽扣型电池按照其轴向和径向两个方向进行振动试验，方型和软包装电池按照三个相互垂直的方向进行振动试验。

电池应不起火、不爆炸、不漏液。

7.4加速度冲击

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，固定在冲击台上，进行半弦脉冲冲击实验，在最初的3ms内，最小平均加速度为75gn，峰值加速度为150gn±25gn，脉冲持续时间为6ms±1ms。电池每个方向进行三次加速度冲击试验。

圆柱型和纽扣型电池按照其轴向和径向两个方向进行冲击试验，方型和软包装电池按照三个相互垂直的方向依次进行冲击试验。

电池应不起火、不爆炸、不漏液。

7.5跌落

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，按1m的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上。

圆柱型和纽扣型电池两个端面各跌落一次，圆柱面跌落两次，共计进行四次跌落试验；方型和软包装电池每个面各跌落一次，共进行六次试验。

电池应不起火、不爆炸。

7.6挤压

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池置于两个平面内，垂直于极板方向进行挤压，两平板间施加13.0kN±0.78 kN的挤压力。一旦压力达到最大值即可停止挤压试验，试验过程中电池不能发生外部短路。

圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两平板平行，方型电池和软包装电池只对电池的宽面进行挤压试验。扣式电池采用电池上下两面与两平板平行的方式进行挤压试验。试验中电池放置方式参照图2所示。1个样品只做一次挤压试验。

电池应不起火、不爆炸。

7.7重物冲击

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池置于平台表面，将直径为15.8mm±0.2mm的金属棒横置在电池几何中心上表面，采用质量为9.1kg±0.1kg的重物从610mm±25mm的高处自由落体状态撞击在放有金属棒的电池表面，并观察6h。试验工装见E1。

要求圆柱型电池冲击试验时使其纵轴向与重物表面平行，金属棒与电池纵轴向垂直，方型电池和软包装电池只对宽面进行冲击试验。扣式电池进行冲击试验时将金属棒横跨过电池表面中心。1个样品只做一次冲击试验。

电池应不起火、不爆炸。

7.8热滥用

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，将电池放入试验箱中。试验箱以（5±2）℃/min的温升速率进行升温，当箱内温度达到130℃±2℃后恒温，并持续30min。

电池应不起火、不爆炸。

7.9燃烧喷射

将电池按照4.5.1规定的试验方法充满电后，再将电池放置在试验工装的钢丝网上，试验工装见E.2。如果试验过程中出现电池滑落的情况时，可用单根金属丝把电池样品固定在钢丝网上；如果无此类情况发生，则不可以捆绑电池。用火焰加热电池，当出现以下三种情况时停止加热：

a)电池爆炸；

b)电池完全燃烧；

c)持续加热30min，但电池未起火、未爆炸。

试验后，组成电池的部件（粉尘状产物除外）或电池整体不得穿透铝网。

8电池组环境安全试验

本章适用于锂离子电池组，以及由非用户更换型电池/电池组与其电子产品组成的整体样品。

8.1低气压

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行低气压试验，试验方法见7.1。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。

样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.2温度循环

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行温度循环试验，试验方法见7.2。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。

样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.3振动

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行振动试验，按照3个相互垂直的方向依次进行振动试验，试验方法见7.3。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。

样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.4加速度冲击

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后进行加速度冲击试验，按照3个相互垂直的方向依次进行振动试验，试验方法见7.4。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。

样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.5跌落

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后，按表8的跌落高度自由落体跌落于混凝土板上。

容量	跌落高度
1000mAh以上	1.0m
1000mAh及以下	1.5m
注：对于如手持式电子设备等预定使用高度高于1.0m的便携式电子产品供电的容量超过1000mAh的样品，其跌落高度应为1.5m。

对圆柱型和纽扣型电池组两个端面各跌落一次，圆柱面跌落两次，共计进行4次跌落试验；对方型电池组每个面各跌落一次，共进行6次试验；对非用户更换型电池/电池组进行带设备的跌落试验，设备每面跌落一次。

试验后按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环。

样品应不起火、不爆炸、不漏液。

8.6应力消除

模压或注塑成型的热塑性外壳的结构应能保证外壳材料在释放由模压或注塑成形所产生的内应力时，该外壳材料的任何收缩或变形均不会暴露出内部零部件。

将样品按照4.5.1规定的试验方法充满电后放在70℃±2℃的鼓风恒温箱中搁置7h，然后取出样品并恢复至室温。

样品外壳不应发生导致内部组成暴露的物理形变。

8.7高温使用

样品在高温条件下使用应具有足够的安全性。

通过以下高温试验来检验其是否合格：

将满电样品置于高温试验箱内，试验箱内温度设为制造商规定的电池组的充电上限温度和放电上限温度、电池的充电上限温度和放电上限温度及80℃中的最大值。待样品表面温度稳定后，保持7h。

样品应满足以下要求之一：

a)切断电路，且不起火、不爆炸、不漏液；或

b)未切断电路，在高温试验过程中按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电电循环，样品

应不起火、不爆炸、不漏液。

注：若进行一次放电充电循环的试验大于7h，可将高温试验时间延长至本次充放电循环结束。

8.8洗涤

本试验适用于：

----手持式电子产品用锂离子电池组；

----可置于口袋中携带或使用的便携式电子产品用的锂离子电池组；

----其他便携式电子产品用可置于口袋中携带的电池组；

----安装非用户更换型电池/电池组的手持式电子产品。

将样品按照4.5.1.规定的试验方法充电后进行本试验。试验装置见E.3。试验按照以下步骤进行：

a)配液：配置pH值为11.0±0.1的溶液（可使用质量分数为0.004%的NaOH溶液），并将溶液加热至（45±2）℃；

b)浸泡：将样品固定在转动装置上（见E.3），然后将样品放置在溶液中（电池中心距液面高度为300mm±10mm）浸泡0.5h，试验过程中保持溶液的温度为（45±2）℃；

c)搅拌：将样品固定于转动装置上在溶液中转动0.5h，转速为60r/min；

d)脱水：移除溶液，转动10min，转速为800r/min；

e)烘干：将样品放置在高温箱中加热0.5h，加热温度为（45±2）℃；

f)若样品还能继续充放电，则按照4.5规定的充放电方法继续进行一次放电充电循环结束试验；若样品不能继续充放电，则结束试验。

样品应不起火、不爆炸。

二、测试设备清单

2.1外部常温高温短路试验机（符合单体电池和电池组）

温控短路试验箱

产品名称	温控短路试验箱
产品型号	CA-3C02
内箱尺寸	W(宽)600mm×H(高)600mm×D(深)500mm
外箱尺寸	W(宽)940mm×H(高)1620mm×D(深)780mm
箱体温度	控温范围：RT+10℃～+80℃
	温度波动度：±0.5℃
	温度偏差：±2.0℃
温度采集	测量范围：0℃--500℃
	温度传感器:热电偶
	采集速率：10ms
	通道数：2通道
电流采集	测量电流：0-500A DC
	显示精度：F.S±0.2% rdg±1digit
	采集速率：100ms
	通道数：1通道
电压采集	测量电压：0-100V，保证试验精度
	显示精度：F.S ±0.2% rdg ±1digit
	采集速率：10ms
	通道数：1通道
装置内阻	≤5mΩ（线路回路内阻）1组 80mΩ±20mΩ（陶瓷电阻）1组拓展：其余阻值后期可增配装入设备使用；可选配1~100mΩ。
冲击电压	AC 1kv/1.2-50μs（峰值）1min
直流响应	≤5μs
机械寿命	30万次
电源	AC 220V±10% 50HZ
功率	3.5KW

2.2充放电测试柜（符合单体电池和电池包）

暂无，不了解不方便推荐，

2.3模拟高空低气压试验箱（符合单体电池和电池包）

模拟高空低气压试验箱

产品名称	模拟高空低气压试验箱
产品型号	CA-3C04
测试空间	W(宽)600mm×H(高)600mm×D(深)600mm
外箱尺寸	W(宽)940mm×H(高)1620mm×D(深)780mm
气压参数	压力范围：5~101Kpa可调（常压，具体按照当地海拔压力而定）
	压力精度：0.1Kpa
	压力单位：Kpa
温度范围	常温（须通过控制实验室内部温度来达到要求，即需使实验室温度达到此范围（20℃+5℃），方可保证低温箱内的温度在此范围）
保持时间	0~99小时99分钟99秒
设备重量	约250KG
电源	AC 380V±10% 50HZ
功率	2.0KW

2.4温度循环试验箱（符合单体电池和电池包）

温度循环试验箱

产品名称	温度循环试验箱
产品型号	CATK5-150C
内箱尺寸	W(宽)500 mmH(高)600 mmD(深)500 mm
外箱尺寸	W(宽)700mmH(高)1750mmD(深)1570mm 温馨提示：外部尺寸请依最终设计确认三视图为准！
温度范围	-40℃～+150℃
温度波动度	±0.5℃
温度偏差	±2.0℃
温度梯度	-40℃～+100℃≤2℃；+100℃～+150℃≤3℃
量测标准	量测SENSOR 置放点,离内箱壁内尺寸1/10 处(≧50mm)
升温时间	-40℃ ～ +85℃空载条件下升温约5℃/min(空载时)
降温时间	+85℃ ～ -40℃空载条件下降温约5℃/min(空载时)
湿度范围	20%～98%RH
湿度波动度	±2.5%RH
湿度偏差	﹥75%RH（±3%RH），≤75%RH（±5%RH）
内部负载	空载无发热

2.5振动试验机（符合单体电池和电池包）

产品名称	电磁式振动试验机
产品型号	CA-3C26H
最大正弦激振力	300Kg.f peak
最大随机激振力	300Kg.f r.ms
最大冲击激振力	600Kg.f peak
频率范围	1～4000 Hz
最大位移	38mm p-p
最大速度	2m/s
最大加速度	100G(980 m/s2 )
一阶谐振频率	3200 Hz±5%
最大负载与加速度关系：F=M.A	最大负载	加速度
	57kg	5G(49m/s2)
	27kg	10G(98m/s2)
	12kg	20G(196m/s2)
	7kg	30G(294m/s2)
最大负载	120 kg
隔振频率	2.5 Hz
动圈直径	Ф150 mm
动圈质量	3kg
台面螺钉	13×M8
漏磁	＜10gauss
台体尺寸	750mm×560mm×670mm（垂直台）
台体重量	约460Kg
SA-3K 数字开关功率放大器	输出功率	4KVA
	输出电压：	100V
	输出电流：	30A
	功放尺寸	720mm×545mm×1270mm
	重量	230KG
伺服保护系统	功能: 温度、风压、过位移、过电压、过电流、输入欠压、外部故障、控制电源、逻辑故障、输入缺相等
数字振动控制器 VCSusb-2	硬件配置：	2 通道输入,1个输出通道正弦、随机
	控制电脑	原装品牌电脑、液晶显示器（含键盘/光电鼠标）
	软件	中/英文操作，可进行时域和频域分析，信号源、正弦扫频分析等。可自动生成WORD试验报告，信号与数据的显示、存储、设置测试参数和分析功能。
	操作系统	Windows 8
	加速度传感器LAB	频率范围：0.5—7000Hz 灵敏度：30.15PC/g 温度范围：-40 -160℃
VT640垂直延伸平台	材质	铝镁合金
	台面尺寸	400 mm×400 mm
	固定孔位	M8不锈钢螺套，经久耐磨
	上限使用频率	2000 Hz
	重量	15KG
BL-300冷却风机	风机功率：	1.1KW
	流量	1404m3 /h
电气要求	电源	3相380V/50Hz， 10KVA
电气要求	接地电阻	≤4Ω
振动机选型公式	1.试验条件； 2.试验类型：Sine sweep；Random； 3.频率范围：2-4000Hz 4.公式：A(g)=(2πf)2Dcm/980≒A=0.002DmmF2 D=A/0.002F2 F=M(kg) ×A(g)

2.6机械冲击试验机（符合单体电池和电池包）

机械式冲击试验机

产品名称	机械式冲击试验机
产品型号	CA-3C27
工作平台	200×250（mm）
最大负载	10（kg）
峰值加速度	20---2000（G）
脉冲持续时间	0.2---18（ms）
冲击力范围	500～155000(N)
台体尺寸	660×700×2380mm（L×W×H）
设备总量	约820（kg）
电源	220VAC±10％ 50Hz，2kVA
可靠性	平均无故障积累工作时间≥5000H；半正弦波形发生器连续冲击次数不小于10000次
检定标准	加速度幅值、脉宽、均匀度和横向运动比满足JJG541-88的要求。
温度	0～40（℃）
湿度（25℃）	0~90RH％

2.7跌落试验机（符合单体电池和电池包）

电池跌落试验机

产品名称	电池跌落试验机
产品型号	CA-3C09
试件范围	W200D200H200mm；
机台尺寸	W940 x D940 x H1900mm；
跌落高度	300～1500mm；
显示精度	0.1mm；
高度误差	±5mm；
最大载重	≤5kg；
跌落面介质	钢板（大理石板、硬木板各1块）；
测试落点	自由落下；
跌落方式	气动跌落；
升降方式	电动升降；
使用气压	≥0.5Mpa（气源自配）；
电源	AC 220V±10% 50HZ；
功率	1.0KW；
机台重量	约150KG；

2.8挤压试验机（符合单体电池和电池包）

电池挤压针刺试验机

产品名称	电池挤压针刺试验机
产品型号	CA-SF-2T
测试空间	W(宽)300mm×H(高)200mm×D(深)300mm
外箱尺寸	W(宽)940mm×H(高)1620mm×D(深)780mm
力值参数	力值范围：2KN ~ 20KN
	力值误差：±0.5%满量程
	单位转换：Kg/N
位移参数	挤压针刺行程：0~200MM（以工装后的净行程计算）
位移参数	位移精度：±1%满量程
速度参数	速度范围：10 ~ 40mm/s(可调)
速度参数	速度精度：±0.1mm/s
温度采集	采集范围：K型热电偶-200~960℃或T型热电偶-200~400℃
	精度：0.1℃
	采集速率：100ms
	通道：2通道
电压采集	采集范围：0~100V
	精度：0.1V
	采集速率：10ms
	通道：1通道
保持时间	0~99小时99分钟99秒
设备重量	约350KG
电源	AC 380V±10% 50HZ；
功率	2.5KW；

2.9重物冲击试验机（符合单体电池和电池包）

电池重物冲击试验机

产品名称	电池重物冲击试验机
产品型号	CA-3C06
测试空间	W(宽)500mm×H(高)500mm×D(深)300mm
外箱尺寸	W(宽)940mm×H(高)1660mm×D(深)780mm
治具平台	W(宽)300mm×H(高)250mm×D(深)300mm
重锤重量	9.1Kg±0.1Kg
测试高度	0~700mm可调 (重物可以提起到一定高度，并下放，保证重物在垂直方向自由落体，不倾斜、不摇晃)
高度精度	0.1mm
高度误差	±5mm
横杠直径	15.8mm±0.1mm (垂直横放在电池中部，重物砸落在钢棒上，钢棒保持与方电池的底面平行；）
电源	AC 220V±10% 50HZ；
功率	1.0KW；
机台重量	约250KG。

2.10热滥用试验箱（符合单体电池和电池包）

热滥用试验箱

产品名称	热滥用试验箱
产品型号	CA-3C03
内箱尺寸	W(宽)600mm×H(高)600mm×D(深)500mm
外箱尺寸	W(宽)940mm×H(高)1620mm×D(深)780mm
温度范围	RT+10～+150℃可任意调节；
精度	±0.5℃；
温度偏差	±2.0℃（空载）；
升温速率	5℃±2℃/min（线性可设置）；
计时设置	99H59M59S可设置；
降温方式	自然冷却；
电源	AC 220V±10% 50HZ；
功率	5.0KW；
重量	约250Kg。

2.11燃烧喷射试验箱（符合单体电池和电池包）

电池燃烧试验机

产品名称	电池燃烧试验机
产品型号	CA-3C05
内箱尺寸	W(宽)750mm×H(高)600mm×D(深)750mm
外箱尺寸	W(宽)940mm×H(高)1620mm×D(深)950mm
八角笼尺寸	八边形对边610mm±1mm；
	八角笼上方和下方边缘的尺寸12.7 x 12.7mm±0.5mm；
	八角笼固定杆直径6.35mm±0.5mm；
	八角笼固定杆高度305mm±1mm；
火焰高度	0~150mm可调节（标准要求为38mm）；
燃烧装置	本生灯，管口内径为0.375英寸（9.5mm）长约100mm；
燃烧时间	0～9999H、M、S可设置；
点火装置	自动点火（摇控式控制10米以内有效）；
控制方式	试验过程全自动控制；
燃气要求	甲烷（客户自配）；
机台重量	约120Kg；
电源	AC 220V；
功率	1.0KW。

2.12洗涤试验机（符合单体电池和电池包）

电池洗涤试验机

产品名称	电池洗涤试验机
产品型号	CA-3C10
试验转盘外径	500±10mm；
试验内桶直径	650mm；
试验内桶深度	550mm；
外箱尺寸	W1100 X D1550 X H1800mm；
转盘转速范围	1 ~ 900转/分钟可调；
转速误差	±1转/分钟；
水温度范围	RT+10℃ ~ 80℃（可调）；
水温偏差	±2℃；
配液	配置pH值为11.0±0.1的溶液（可使用质量分数为0.004%的NaOH溶液），并将溶液加热至（45±2）℃
伺服电机功率	3.0KW；
加热管功率	8.0KW；
升降台功率	120W；
抽水泵功率	100W；
电源电压	AC 380V±10% 50HZ(三相四线+保护地线），总功率14KW；
设备重量	约600Kg；