锂电池(Lithium battery)是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的,且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。
1. 锂电池基本定义与要求
一次电池 (Primary Battery):由不可充电的单体电池构成,并装配有使用所必需的装置(如外壳、端子、标志及保护装置)的电源。
单体一次电池 (Single Primary Cell):按不可充电设计,将化学能直接转换为电能的基本功能单元。由电极、电解质、容器、端子及通常的隔离层组成。
电池模块(battery module,cell block):包含一个或多个单体电池的组装体。
电池管理系统 (Battery Management System, BMS):用于控制或管理电池系统电气性能或热性能的电子装置。
电池系统集成 (Battery System):完整的能量存储装置,包括电池单体或电池模块的集成、BMS、高压电路、低压电路、冷却系统及机械总成。
电池容量 (Battery Capacity, C):指电池存储电荷的能力。通常,额定容量是指在室温下,电池以恒定电流 I (A) 放电,可持续工作 X 小时所放出的电量。
设计安全要求:
一次电池的设计应确保其在尺寸一致性、稳定性、外形和电性能方面,满足在正常使用及可预见误用条件下的安全要求。
锂电池的安全设计须满足 IEC 60086-4 附录 A 的要求。
2. 认证要求:型式认可
锂电池及其电池管理系统 (BMS) 均须通过船级社的型式认可 (Type Approval)。型式认可包含三个核心环节:
a).技术资料审查 (Technical Documentation Review)
b).型式试验 (Type Testing)
c).制造商审查 (Manufacturer Assessment)
2.1 技术资料审查要求
申请人需提交以下技术文件供审查:
a).单体电池总图/结构示意图。
b).电池(电池组)结构示意图。
c).电池(电池组)电气接线图。
d).产品技术条件/规格书 (Product Technical Specification):须包含:
BMS 要求:锂电池系统必须配备 BMS。锂电池充放电设备应与 BMS 组合使用,并由 BMS 控制。
安装环境要求:锂电池应安装在环境可控的专用蓄电池舱/室/箱/柜内。
工作温度建议 (以磷酸铁锂电池为例):为优化使用寿命和效率,建议长期工作温度范围为:充电 0℃ ~ 45℃,放电 -20℃ ~ 55℃。
e).型式试验大纲 (Type Test Plan)。
f).关键原材料清单 (Bill of Materials, BOM)。
g).关键生产工艺说明 (Key Manufacturing Processes):如锂电池(特别是磷酸铁锂)中可燃/易燃材料的配比、涂布工艺等。
h).产品使用说明书 (User Manual/Operating Instructions)。
2.2 型式试验要求
型式试验主要验证产品的安全性和环境适应性,通常包括但不限于以下项目:
安全性试验 (Safety Tests):
机械冲击 (Mechanical Shock)
挤压 (Crush)
耐高温 (High Temperature Exposure)
温度循环 (Temperature Cycling)
外部短路 (External Short Circuit)
过充电 (Overcharge)
过放电 (Overdischarge)
环境与性能试验 (Environmental & Performance Tests):
外观检查 (Visual Inspection)
性能测试 (Performance Testing - 容量、内阻等)
绝缘电阻 (Insulation Resistance)
振动 (Vibration)
湿热试验 (Damp Heat)
滞燃性 (Flame Retardancy)
试验环境再确认 (Ambient Conditions Re-identification) 等。
BMS 专项试验 (BMS Specific Tests):BMS 的型式试验项目需依据目标船级社对电子电气设备环境试验的具体规定执行。
3.制造商审查与产品审查
制造商审查 (Manufacturer Assessment):船级社将对制造商的质保体系、生产能力、测试设施、人员资质等进行现场评估,确保其具备持续生产符合认可要求产品的能力。
同一批次生产的蓄电池产品应进行单体电压、交流阻抗、容量、外观等全检。同一型号蓄电池至少每年进行电池质量的周期性测试,测试项目包括但不限于:高温、低温、振动、自放电率测试,每个测试项目不少于 2 个蓄电池,企业若能实现容量预测,通过过程管控和容量预测可以实现容量不良的产品不流出,且有相关准确率依据的企业,可以实施容量抽检预测.
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