CNS 14855-1-2004 Primary batteries-Part 1:General《一次电池-第1部:通则》.pdf
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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 29.220.99 C4490-114855-1經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 93 年 8 月 16 日 年月日 (共 40 頁 )一次電池 第 1 部:通則 Primary batteries - Part 1: General 目 錄 節次 頁碼 1.適用範圍 2 2.參考資料 2 3.名詞釋義 2 4.要求 . 4 5.性能 -測試 10 6.性能 -測試條件 .11 7.取樣與品保 13 8.電池包裝 .14 附錄 A 名稱體系(專用術語) 15 附錄 B 一次
2、電池之包裝、裝運、儲存、使用及丟棄之規範 28 附錄 C 設備之設計 .30 附錄 D 最小平均時間的規定值之計算方法 32 附錄 E 電池的標準化指引 .33 附錄 F 一次電池較佳的尺寸 .34 附錄 G 標準放電電壓 -定義與決定的方法 36 附錄 H 消費性商品性能量測方法( SMMP)的準備工作 39 2 CNS 14855-1, C 4490-1 1. 適用範圍 本標準之目 的係將一次電池之電化學體系( system) 、尺寸、專用術語、端子結構( terminal configuration) 、標示、測試方法、性能( typical performance) 、安全性與環境(
3、environmental aspects)予以標準化。 2. 參考資料 下述的規範文件包括的規定事項亦構成本標準的規定,散見於本文的參照項目。規範文件指明日期的,則並未採用該規範後續修改或更新版。但是建議本規範的各使用者探求採用各規範最新版本的可能性。規範文件未指明日期時,則應採用該規範的最新版本。 IEC 60086-2: 2001, Primary batteries - Part 2: Physical and electrical specifications IEC 60086-3: 1995, Primary batteries - Part 3: Watch batteries
4、 IEC 60086-4: 2000, Primary batteries - Part 4: Safety of lithium batteries IEC 60086-5: 2001, Primary batteries - Part 5: Safety of batteries with aqueous electrolyte IEC 60410: 1973, Sampling plans and procedures for inspection by attribute IEC 61429: 1995, Marking of secondary cells and batteries
5、 with the international recycling symbol ISO 7000-1135 ISO 3951: 1989, Sampling procedures and charts for inspection by variables for percent non-conforming ISO/IEC Directives - Part2: 1992 3. 名詞釋義 為本標準之目的,下列定義適用。 3.1 應用測試( application test) 本測試係模擬一電池安裝於一特定設備中其實際使用狀況,例如:對可攜式燈具、錄放音機或電晶體式收音機等設備進行測試。 3
6、.2 放電(針對一次電池) discharge( of primary battery) 電池提供電流至外部電路之操作。 3.3 乾(一次)電池 dry( primary) battery 電解液不能自由流動之一次電池。 3.4 有效內阻( effective internal resistance) -直流測定法 任何電器元件的內電阻係由計算元件兩端電壓降 U 與流過該元件並導致電壓降之電流變化量 i 之比值 R= U/ i。 備考:任何電化學單電池之直流內電阻可類比上述關係以下式表示: Ri() = U( V) / i( A) 直流內電阻以下列電壓暫態示意圖表示之: 3 CNS 14855
7、-1, C 4490-1 圖 1 電壓暫態示意圖 由上圖可看出,本質上相異之電壓降 U 其二分量( component),如下列關係式所示: U= U + U( t) 第一個分量 U ( t=t1)與時間無關,其值隨 i 依下列關係式而增加: U = iR依上述關係, R 為純歐姆( omic)電阻,第二個分量 U( t)與時間有關且源於電化學效應。 3.5 終止電壓( end-point voltage) 在使用輸出( service output)測試終止時特定之 閉路電壓( closed circuit voltage)。 3.6 內容物洩漏( leakage) 電解液、氣體或其他化學物
8、質非預期自電池中逸出。 3.7 最小平均持續時間 minimum average duration( MAD) 一電池組( a set of batteries)放電之最小平均時間。 備考: 放電測試係依電池之型式以特定方法、標準或設計準則( designed)驗證其與標準之符合性。 3.8 一次電池之標稱電壓( nominal voltage of a primary battery) 用以確認一次電池電壓之適當電壓接近值。 3.9 負載電壓( on-load voltage) 閉路電壓( CCV) 電池放電時其端子( terminal)間之電壓。 3.10 開路電壓 open-circui
9、t voltage( OCV) 無載電壓( off-load voltage) 無外部電流流過時電池端子間之電壓。 3.11 一次電池( primary battery) 可能由一個或多個一次單電池( primary cells)所組成,包含外殼、端子及標示。 3.12 一次單電池( primary cells) 其電能係由化學能直接轉換而來,其設計非以其他電源充電者。 4 CNS 14855-1, C 4490-1 3.13 使用輸出(針對一次電池) service output( of a primary battery) 電池在特定放電條件下其使用壽命( service life)、電池
10、容量( capacity)或電能輸出( energy output)。 3.14 使用輸出測試( service output test) 此測試係設計用以量測電池之使用輸出。 備考:以下規定使用輸出測試之可能時機: a)應用測試過於繁複無法重複進行。 b)應用測試之時間無法達成例行測試之目的。 3.15 儲存壽命( storage life) 在特定條件下一電池能維持其能力以實行特定使用輸出之最終時間。 3.16 端子(針對一次電池) terminals( of a primary battery) 電池端子與外部導體之導電部位。 4. 要求 4.1 通則 4.1.1 設計 一次電池主要銷售
11、於消費市場 。近年來,電池在於化學性能及其構造上均有高度之發展,舉例來說,新 一代的電池其容量及額定能力隨市場需求而提昇,電池帶動相關設備技術之發展。 當設計一次電池時,上述須考 慮因素均應加以考量,尤其是電池之尺寸一致性、穩定性、物理特性、電 氣性能及其在正常使用下之安全性與使用者可能異常使用( foreseeable misuse)之情況亦應納入考慮。 4.1.2 電池尺寸 電池其個別型式之尺寸於 IEC 60086-2 與 IEC 60086-3 中規定。 4.1.3 端子 端子應依 IEC 60086-2 的第 7 節之規定。 端子外形之設計應確保在任何情況下電池之電氣接觸性良好。 端
12、子應採用導電性良好及耐蝕性( corrosion protection)的材質製造。 4.1.3.1 接觸壓力耐受性( contact pressure resistance) 當提及 IEC 60086-2 電池之規格表或個別規格清單( sheets)時,下列規定適用: 將一直徑 1mm 之鋼球( steel ball)置於每一電池接點處中央,以10N 之力施加於鋼球上 10 秒鐘,應不得在可能妨礙電池的正常運作下有任何顯著變形的狀況發生。 備考:對例外者也參見 IEC 60086-3。 4.1.3.2 帽蓋與基座型端子( cap and base) 此型的電池端子尺寸規格以 IEC 600
13、86-2 圖 1、 2、 3 或 4 規定為準,端子與電池圓柱側邊( cylindrical side)係相互絕緣。 4.1.3.3 帽蓋與外殼型端子( cap and case) 5 CNS 14855-1, C 4490-1 此型的電池端子尺寸規格以 IEC 60086-2 圖 1、 2、 3 或 4 規定為準,電池的圓柱側邊為正極端子之一部分。 4.1.3.4 螺絲型端子( screw terminals) 此型端子係由螺桿配合金屬或絕緣金屬帽所構成。 4.1.3.5 平面接點( flat contacts) 採用適當的接觸裝置,壓在本質上是平的金屬表面上以達到電氣接觸。 4.1.3.6
14、 平面或螺旋彈簧( flat or spiral springs) 提供壓力接觸之接點( contacts)由扁平金屬帶或螺旋型金屬線( spirally wound wire)所構成。 4.1.3.7 插入型插座( plug in socket) 一種合適的金屬接點組件,安裝在一個絕緣的殼體( housing)或夾持裝置( holding)上,並能適合於插入對應插頭的接腳( pins)。 4.1.3.8 按扣型端子( snap-fasteners) 其接點由正極端之扣件 ( stud) (非彈性零件) 及負極端之扣座 ( socket)(彈性零件)所構成。 端子應為適當之金屬,於連接外部電路
15、對應之部件上時,能提供有效的電氣連接特性。 4.1.3.8.1 接點的間距( spacing of contacts) 扣件與扣座之間距(中心點對中心點之距離),如表 1 所示。通常電池之扣件為正極連接端,扣座為負極連接端。 表 1 接點間距 標稱電壓 V 標準電池 mm 迷你電池 mm 9 350.4 12.70.25 4.1.3.8.2 不具彈性之按扣型端子接點(扣件) non-resilient snap-fastener connectors( studs) 尺寸以 mm 表示。 未標示之尺寸不受限制。扣件之外形應以符合既定之尺寸之原則選擇之。 6 CNS 14855-1, C 449
16、0-1 圖 2 標準扣件 圖 3 小扣件 表 2 按扣型端子接頭 標準電池 mm 迷你電池 mm a 7.160.05 5.720.05 b 6.6507.005.0+5.380.05 c 3.200.1 3.000.1 d 2.670.05 2.540.05 r1 0.6105.008.0+0.91.03.0+r2 0.43.00 +0.32.00 +4.1.3.8.3 具彈性之按扣型端子接點(扣座) non-resilient snap-fastener connectors( socket) 尺寸及要求: 具彈性之按扣型端子接點(扣座)之彈性部位其尺寸不強制規定,但須符合下列條件: a)
17、彈性部位須確保與已規格化之扣件能緊密結合( properly mated)。 7 CNS 14855-1, C 4490-1 b)必須維持良好之電氣性接觸。 4.1.3.9 導線( wire) 線頭應採用柔軟和絕緣的單股或多股鍍錫的銅導線。絕緣物可為棉紗編織物( cotton braid)或適當的塑化材料( plastic)。正極連接端導線的被覆應採用紅色,負極連接端導線的被覆應採用黑色。 4.1.3.10 彈簧夾( spring clips) 彈簧夾通常在外部對應電路不明確時,用於消費者不易取得之電池上。彈簧夾應用彈性黃銅( spring brass)或相似性質之其他材料製成。 4.1.4
18、分類(針對電化學體系) 一次電池之分類係依據電化學體系來區分。 除鋅 - 氯化銨( zinc-ammonium chloride )、氯化鋅 - 二氧化錳( zinc chloride-manganese dioxide)體系外,其他各體系用一個字元代碼表示一類電化學體系。 現今之電化學體系標準化分類如表 3 所示: 表 3 標準化之電化學體系 字元代碼 負極 電解液 正極 標稱 電壓 V 最大開路電壓V - 鋅 氯化銨、氯化鋅 ( ammonium chloride, zinc chloride) 二氧化錳 1.5 1.725A 鋅 氯化銨、氯化鋅 氧 1.4 1.55 B 鋰 有機性電解液
19、 ( organic electrolyte) 單氟化碳 3 3.7 C 鋰 有機性電解液 二氧化錳 3 3.7 E 鋰 非水性無機性 ( non-aqueous inorganic) 氯化亞硫( SOCl2) 3.6 3.9 F 鋰 有機性電解液 二硫化鐵( FeS2) 1.5 1.83 G 鋰 有機性電解液 氧化銅 ( CuO) 1.5 2.3 L 鋅 鹼金屬氫氧化物 ( alkali metal hydroxide) 二氧化錳 1.5 1.65 P 鋅 鹼金屬氫氧化物 氧 1.4 1.68 S 鋅 鹼金屬氫氧化物 氧化銀 ( Ag2O)1.55 1.63 備考 1. 標稱電壓值無法證實,
20、僅供參考。 2. 最大開路電壓之量測於第 5.4節與第 6.7.1節中定義。 3. 當參照一電化學體系時,通常負極標於前,正極標於其後,例如:二硫化鋰鐵( lithium-iron disulfide) 。 8 CNS 14855-1, C 4490-1 4.1.5 名稱( designation) 一次電池之名稱係基於其物理參數( physical parameters)、電化學體系,除此之外另有需要時應對改良型( modifier)加以考慮。 名稱體系(術語)更廣泛之說明詳見附錄 A。 4.1.6 標示 4.1.6.1 通則 除小型電池外,每一電池應標示下列資訊: a)名稱。 b)應清楚標
21、明製造之年月或星期(可為 代碼之型式)或是保固時間內之保存期限。 c)端子之極性(當適用時)。 d)標稱電壓。 e)製造商或供應商之註冊商標名稱。 4.1.6.2 小型電池 a) IEC 60086-2 引用本節時,第 4.1.6.1 節 a)及第 4.1.6.1 節 c)之規定項目應標示於電池本體上。引用第 4.1.6.1 節 b)、第 4.1.6.1 節 d) 及第 4.1.6.1 節 e)時可直接標示於包裝上以替代標示於電池本體上。 b) 針對 P 體系之電池,第 4.1.6.1 節 a) 之規定項目可標示於電池本體、密封標籤( sealing tab)或包裝上,第 4.1.6.1 節
22、c)節之規定項目可標示於電池之密封標籤及 /或電池本體上。第 4.1.6.1 節 b)、第4.1.6.1 節 d)及第 4.1.6.1 節 e)之規定項目可直接標示於包裝上以替代標示於電池本體上。 c) 應特別注意小型電池之存取( ingestion),在 IEC 60086-4 及 IEC 60086-5 有詳盡之說明。 4.1.6.3 電池相關丟棄辦法之標示 電池相關丟棄辦法之標示應符合當地法律之規定,如有需要,可參考IEC 61429。 4.1.7 可交換性:電池電壓( interchangeability: battery voltage) 目前本標準中標準化之一次電池能依其標準放電電
23、壓 Us1)予以分類。針對此一新的電池體系,其電壓可交換性以滿足下列公式來評估: n ( Ur-15%) m Us n ( Ur+15%) 上式中: n 為基於參考電壓 Ur之單電池( cell)串聯連接數。 m 為基於標準放電電壓 Us之單電池串聯連接數。 註1) 引用標準放電電壓 Us係符合實驗驗證之原理。符合此項要求者既非標稱電壓亦非最大無載電壓。 目前,符合上述公式二個電壓 範圍已獲驗證,其以相對電壓範圍的中點即參考電壓 Ur來驗證。 9 CNS 14855-1, C 4490-1 電壓範圍 1, Ur=1.4( V):電池有一個標準放電電壓 mUs等於或在 n1.19( V)到 n1
24、.61( V)的範圍內。 電壓範圍 2, Ur=3.2( V):電池有一個標準放電電壓 mUs等於或在 n2.72( V)到 n3.68( V)的範圍內。 除了此項標準放電電壓及相對值( related quantities)外,還有其他判定方法,均於附錄 G 中敘明。 備考: 對於僅有一個單電池之電池( single-cell batteries)及以多個相同電壓範圍由單電池組成之電池( multi-cell batteries)而言, m 與 n 將為相同的,若以不同電壓範圍的電池組成之電池, m 與 n 將不同於已標準化之電池。 電壓範圍 1 包含所有現今標稱電壓約為 1.5V 之標準化
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