IEC 60335-1第6.0版对电池供电器具的要求浅析

王伯燕 毕崇强 纪赛 徐传芳

（1.中家院（北京）检测认证有限公司，北京 100176；2.中国质量认证中心，北京 100070；3.安徽中认倍佳科技有限公司，安徽滁州 239000）

电池指将化学能转化成电能的装置。1799 年伏打发明伏打电池，1887 年赫勒森发明干电池，1992 年Sony 成功开发锂离子电池，电池至今已有200 多年的发展历史。使用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压和电流的较长时间供电；同时电池方便携带，受外界影响较小，充放电操作简便易行，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面都发挥着很大作用，大量应用在电动工具、笔记本电脑、手机、剃须刀、电动牙刷等便携式小家电上。随着电池的能量密度持续提升，电池续航时间延长，由电池故障引起的家电起火、爆炸的事件也越来越多，对用户造成了伤害，同时也给相关企业带来巨大损失[1]。新版IEC 60335-1:2020《家用和类似用途电器的安全 通用要求》标准[2]中增加了关于电池供电器具的相关要求。本文试对IEC 60335-1:2020 标准6.0 版附录B 关于电池供电器具的相关要求进行介绍和解读。

近年来由于锂离子电池引发的火灾、爆炸等伤人事故越来越多，锂离子电池安全问题引起了社会的高度关注。尤其2012年，亿纬锂能电池工厂电池老化实验室电池正负极短路引起火灾和爆炸，锂离子电池全问题引起工信部高度重视。工信部于2015 年9 月7 日发布《锂离子电池行业规范条件》，规范锂电池的企业规模及工艺技术要求。2015 年12 月9 日印发的《锂离子电池行业规范公告管理暂行办法》对于从事电池正负极材料、隔膜、电解液、电池组等生产企业提出了经营管理条件。这些措施对规范锂电池生产企业管理，引导产业转型升级，提高锂电池生产安全有良好的指导作用。

1 适用范围

IEC 60335-1 标准第6.0 版附录B 适用于使用原电池和可充电电池的电池供电器具和遥控器。电池包括以及可拆卸电池和可分离电池。

当电池供电器具是以几个组件的形式交付用户时，可拆卸的电源部分适用IEC 60335-1 标准第6.0 版附录B。图1 为四种常见分离组件交付的器具示意图。

图1 四种常见的分离组件形式交付的器具示意图

图1 中：CA 为完整器具；A 为器具的功能部分；B 为电池；S 为用户家中的电源；CC 为转换电路；……为可拆卸连接；为不可拆卸连接。

在这四种器具中：图1（a）所示器具，包含转化电路和电池的器具功能部分适用附录B；图1（b）所示器具，包含电池的器具功能部分适用附录B；图1（c）所示器具，包含转化电路和电池的器具功能部分适用附录B；图1（d）所示器具，器具的功能部分和电池以及电池一起的转换电路适用附录B。

2 试验条件

电池供电器具在进行输入功率、电流及发热试验时，应使用充满电的电池来操作器具以实现其预期的功能。如果器具使用可更换电池供电，使用人工电源给器具供电以执行其预期的功能。如果用于连接电池的电源端子没有极性指示，则应施加较不利的极性组合，除非由于器具的结构能确保不会装错电池。

如果器具使用说明中指出电池可更换为人工电源，则试验时用直流电源代替电池，每个电源的特性应与对应类型电池的特性相同。常见电池类型的特性如表1 所示。

表1 常见电池类型的特性

3 技术要求

3.1 标志和说明要求

由电池供电的器具和装有电池的遥控器应标有电池的系列号。装有可更换电池的器具应标有电池系列号、电池电压和端子的极性。装有电池的器具的使用说明中应有电池充电的正常温度范围、电池型号、安全处理废旧电池的细节、如何处理漏液的电池等要求。装有不可充电电池的家电器具的使用说明，应说明该器具包含不可充电的电池，这些电池不可充电。装有不能由用户更换的电池的家电器具的使用说明，应说明该器具包含只能由技术人员更换的电池。装有不可更换电池的家电器具的使用说明，应说明该器具包含不可更换的电池。可由用户取下充电或更换电池的家电器具的使用说明，应说明充电的注意事项、废旧电池如何处理以及其他器具安全的注意事项。

电池中含有大量的重金属、酸、碱等物质[3]。当电池废弃后，经过长期风吹日晒、雨水冲刷，使得电池中的重金属与酸碱等泄漏出来，直接暴露于自然环境，电池中的重金属会对河流、湖泊等水环境和土壤环境造成污染。无论是在土壤还是水中的重金属一旦被人摄入体内，便会随着血液循环系统进入人的内脏、毛发、骨头等器官或组织中。当体内重金属富集到一定程度，身体便会发生病变。器具的使用说明应对电池的安全使用和废旧电池的处理处置给出合理的建议。

3.2 发热试验要求

对于使用可拆卸电池或为了充电目的而与器具断开连接的可分离电池供电家电器具进行发热试验时，器具一直工作到电池电量耗尽。然后立即用使用说明中提供或指示的电池替换电量耗尽的电池，重复测试，直到由于电池电量耗尽而使器具不再运行，或者直到温升稳定到比第一次测试中在相同位置测得的温升高出不超过5 K 为止，以先到者为准。

对于装有一体式电池或未从器具上断开以进行充电的可分离电池，而且电池充电时无法正常工作的器具，发热试验时器具连续运行，直到由于电池电量耗尽。对于使用可更换电池或原电池供电的器具，发热试验时器具工作持续到达到表1 中指定的最小电池容量或确定稳定条件，以先到者为准。

3.3 非正常工作的要求

将器具的电源端子连接到相反极性的电池端子进行非正常试验，除非器具结构能确保用户不能将电池反接。

如果结构允许用户反接电池，在器具能工作的前提下，将一个或多个电池反接。

对带电动机的电池供电器具，每个电动机的端子依次短路，其中短路电阻不超过10 mΩ，且器具按照第11 章发热规定的条件下工作。试验一直持续到稳定状态建立，包括恢复到室温或至少经过3 小时。

具有使用金属离子电池的器具，在所有电池都充满电的情况下进行试验，对于由一个以上电池组成的电池，一个电池要在与器具连接的可拆卸电池或可分离电池上或在包含内置电池的器具上完全放电。电池的主放电连接短路，电阻不超过10 mΩ。试验一直持续到非自复位保护装置动作或一个预置薄弱环节成为永久性开路，或到测试样品恢复至室温。

电池供电器具和除电源软线外的任何软线均在连接电池时进行测试，每次施加一个故障：（1）器具和可分离电池之间任一电线上任意点处将软线短路；（2）将电池的端子短路；（3）13 号试验探棒可触及的充电端子短路。

电池供电器具通电，不施加额外的机械负载。试验持续到稳定状态建立，包括恢复到室温，或至少3 小时。短路电阻不应超过10 mΩ。

上述试验过程中，器具不应喷射出火焰、熔融金属或有毒或可燃气体，且温度不得超过规定值。试验期间和试验结束后，电池不得发生着火或爆炸。

3.4 稳定性和机械危险要求

器具外壳应能承受一体式金属离子化学电池在故障期间排气时产生的压力。外壳中允许气体通过的无障碍开口的总面积不得小于表2 中规定的值。通过直径为（2.85±0.05）mm 的孔板，以2070 kPa±10%的初始超压，将规定数量的空气注入密封室内。密封室内的超压应在30 秒内降至70 kPa 以下，而不会对密封室造成任何意外的破裂损坏。

表2 金属离子电池的开口总面积

3.5 机械强度要求

手持式电池供电器具、可分离电池和可拆卸电池进行自由落体试验。试验前将电池充满电，将器具从1 m 的高度跌落到混凝土表面3 次，样品的起始位置应能改变撞击点。完成上述试验后，器具不得着火、不得有从外壳外部可见的液体泄漏或爆炸，并且器具的稳定性和机械危险、电气间隙、爬电距离都要满足标准要求。

跌落试验后，如果电解液只是轻微渗漏，短时间内电池的电压和内阻无异常变化[4]，不会发生爆炸等危险。如果电解液渗漏达到一定量，就可能会发生后续偶合反应，造成电池外部短路现象，电池的内阻变小，电池会急速发热，会有起火爆炸的危险。所以跌落试验结束后，需要将被测样品静置在安全地点12 小时后再观察有无异常。

3.6 结构要求

电池系统元件之间的用户可触及接口不应使用符合IEC 60320 或IEC 60309-2 的器具耦合器。除非电池系统受到充分保护防止使用不正确的电源，电池系统元件之间的用户可触及接口（非电源连接）不应采用外径不超过6.5 mm的筒形连接器，或直径为3.5 mm 或更小的符合IEC 60603-11 的同心连接器。

在发热试验过程中，可拆卸电池和可分离电池的外表面应有保护，以防器具工作期间可能存在的热源（直接或通过加热的放电空气）产生过多热量。电池通风孔的阻塞不得妨碍器具正常工作。

4 结束语

电池和电池组的安全性与其使用的材料、设计、制造工艺、包装运输及用户使用条件有关。其中使用条件包含了正常使用条件、可预见的误用条件和故障条件，还包括影响其安全的环境条件例如使用环境温度、海拔高度等影响因素[5]。

IEC 60335-1 标准附录B 中的要求是基于使用锂离子化学物质的电池系统，因此其他金属离子和较新的化学物质可能具有这些要求或参考电池标准未完全考虑的特性和性能。随着市场对电池能量密度要求的不断提高，其面临的安全性问题日益显著，相关家电及消费电子标准也开始重视电池的安全性测试和相关评价。本文对电池供电器具的安全的部分要求进行了分析，可为电池生产企业和第三方检测机构的测试提供一些参考。为了提高电池使用安全性及品质，在电池安全测试中可增加振动、高低温冲击、浸水等滥用条件，充分考虑电池在实际使用过程中可能遇到的情况，进一步完善电池安全测试。