移動電源 IEC 62133 電池安全測試詳解

一、標準背景與適用范圍

• 標準名稱：IEC 62133-2:2017 《含堿性或非酸性電解液的蓄電池和電池 安全要求》

• 適用產品：內置或外置鋰離子電池 / 電池組的移動電源（包含電芯、保護電路、外殼等組件）。

• 核心目的：通過模擬極端環境或異常工況，驗證移動電源的電氣安全、機械安全和熱安全，防止起火、爆炸、泄漏等風險。

二、測試前準備

1. 樣品要求

• 需提供完整的移動電源成品（含電池組、保護板、外殼），若為可拆卸電池，需單獨提供電池組。

• 樣品數量：通常為 10-15 個（含備用件），用于不同測試項目。

2. 設備要求

• 環境試驗箱：可控溫濕度，精度 ±2℃、±5% RH。

• 充放電測試儀：支持恒流 / 恒壓充放電，電壓范圍 0-10V，電流精度 ±0.1%。

• 機械沖擊 / 振動臺：符合 IEC 60068 系列標準。

• 短路測試裝置：可瞬間導通回路，內阻＜5mΩ。

三、核心測試項目與方法

IEC 62133-2 針對電池組（含移動電源）的測試分為電氣安全、機械安全、熱安全和濫用測試四大類，以下為關鍵項目：

一、電氣安全測試

1. 過充電測試

• 方法：以 1.2 倍額定充電電流持續充電至電壓超過制造商規定的最大值（如 4.3V，遠超標準 4.2V）。

• 判定：電池不得起火、爆炸，允許輕微發熱或電解液滲出。

2. 過放電測試

• 方法：以制造商規定的最大放電電流放電至電壓低于 2.0V（如單體電池放電至 1.0V）。

• 判定：電池無破裂、起火，功能恢復后容量衰減≤15%。

3. 短路測試

• 方法：在室溫下，用導線直接短路電池正負極，持續至少 1 小時或直至熱穩定。

• 判定：外殼溫度＜150℃，無明火、爆炸，電解液泄漏量≤5%。

二、機械安全測試

1. 振動測試（IEC 60068-2-6）

• 頻率范圍：10-500Hz，掃頻速率 1oct/min，加速度 0.35g（低頻）至 1.0g（高頻）。

• 持續時間：每個軸向（X、Y、Z）振動 30 分鐘。

• 判定：電池連接部位無松動，外殼無裂紋，測試后功能正常。

2. 沖擊測試（IEC 60068-2-27）

• 峰值加速度：50g，脈沖持續時間 11ms，半正弦波，3 個軸向各 3 次。

• 判定：電池無電解液泄漏、外殼破裂，保護板功能正常。

3. 自由跌落測試

• 高度：1.5m，從 6 個面分別跌落至混凝土表面。

• 判定：跌落后續航能力≥標稱容量的 85%，無內部短路或外殼變形影響使用。

三、熱安全測試

1. 高溫存貯測試

• 溫度 / 時間：75℃±2℃，持續 7 天。

• 判定：恢復室溫后，電池容量≥初始值的 95%，無鼓包或電解液泄漏。

2. 溫度循環測試

• 循環條件：-20℃（2h）→室溫（30min）→60℃（2h）→室溫（30min），共 50 次循環。

• 判定：電池內阻增幅≤30%，容量衰減≤10%。

3. 熱濫用測試

• 方法：將電池放入加熱箱，以 5℃/min 升溫至 130℃并保持 30min。

• 判定：允許電池排氣，但不得起火或爆炸，外殼最高溫度＜150℃。

四、濫用測試（模擬極端場景）

1. 擠壓測試

• 壓力：13kN（約 1.3 噸），持續 5 分鐘。

• 判定：電池不得爆炸，允許冒煙或輕微起火，但火焰需在 5 秒內自熄。

2. 針刺測試（僅針對電芯）

• 條件：用直徑 3mm 的鋼針從垂直于電芯軸線方向刺穿（不觸碰到電極），保持針尖在內部。

• 判定：電芯不得爆炸或噴射火焰，起火需在 30 秒內自熄。

3. 強制放電測試

• 方法：以 10 倍額定放電電流（如 10A）持續放電至電壓為 0V。

• 判定：保護板需在 5 秒內切斷電路，電池無過熱或變形。

四、測試流程與周期

1. 樣品預處理：在 23±2℃、50±5% RH 環境下靜置 24 小時。

2. 分組測試：

• 組 1：電氣安全測試（過充、過放、短路）。

• 組 2：機械安全測試（振動、沖擊、跌落）。

• 組 3：熱安全與濫用測試（高溫、擠壓、針刺）。

3. 周期：常規測試周期為 2-4 周，若需整改則延長至 6-8 周。

五、合格判定與認證

1. 通過標準：

• 無起火、爆炸、電解液大量泄漏（重量損失＞5%）。

• 電氣性能（電壓、內阻、容量）符合制造商規格書要求。

• 保護電路（如過充保護、過流保護）功能正常。

2. 認證流程：

• 歐盟：CE 認證（需符合 EN 62133）。

• 中國：GB 31241-2014（等效采用 IEC 62133）。

• 美國：UL 2056（參考 IEC 標準，增加本地化要求）。

• 樣品測試合格后，可申請CB 認證（基于 IEC 62133），或進一步申請區域認證：

六、常見不合格原因與改進措施

七、標準延伸與關聯要求

• UN38.3：針對鋰電池運輸的安全測試，包含振動、沖擊、高低溫等項目，需與 IEC 62133 配合使用。

• RoHS/REACH：歐盟對有害物質的限制，需確保外殼、電解液不含鉛、汞等違禁物質。

• IP 等級：若移動電源宣稱防水防塵，需額外通過 IEC 60529 測試（如 IP67）。

通過 IEC 62133 測試，可確保移動電源在正常使用及極端情況下的安全性，是進入全球市場的核心準入門檻之一。