IEC 61960-3

Leistungsnorm für Li-Ionen-Zellen in tragbaren Geräten

IEC 61960-3: Leistungsprüfung für Lithium-Sekundärzellen in tragbaren Geräten

IEC 61960-3:2017 ist eine internationale Leistungsnorm für prismatische und zylindrische Lithium-Sekundärzellen sowie daraus hergestellte Batterien für tragbare Geräte. Sie definiert standardisierte Prüfverfahren für Kapazität, Entladeverhalten bei verschiedenen Temperaturen, Ladungserhaltung, Zyklenlebensdauer, Innenwiderstand und Beständigkeit gegen elektrostatische Entladung. Die deutsche Fassung ist als DIN EN 61960-3 (VDE 0510-3):2017-12 veröffentlicht.

Aspekt	Details
Geltungsbereich	International (IEC); deutsche Fassung DIN EN 61960-3 (VDE 0510-3):2017-12
Prüfgegenstand	Prismatische und zylindrische Lithium-Sekundärzellen sowie daraus hergestellte Batterien für tragbare Geräte
Prüfumfang	Leistungsprüfungen zu Kapazität, Entladeverhalten bei verschiedenen Temperaturen, Ladungs- und Kapazitätserhaltung, Zyklenlebensdauer, Innenwiderstand und ESD-Beständigkeit
Nachweis	Prüfbericht nach IEC 61960-3:2017
Verwandte Normen	IEC 62133-2:2017, IEC 61000-4-2, IEC 60086-4, IEC 60050-482

Was regelt IEC 61960-3?

IEC 61960-3 legt Prüfverfahren zur Bewertung des Betriebsverhaltens von prismatischen und zylindrischen Lithium-Sekundärzellen und daraus hergestellten Batterien fest. Die Norm definiert Anforderungen an Bezeichnung, Kennzeichnung und Maße von Zellen und Batterien.

Der Prüfumfang gliedert sich in folgende Bereiche:

Kapazitätsprüfung bei Raumtemperatur (Abschnitt 7.3.1)
Entladeverhalten bei tiefer Temperatur (Abschnitt 7.3.2)
Schnellentladeverhalten (Abschnitt 7.3.3)
Ladungs- und Kapazitätserhaltung nach Lagerung (Abschnitt 7.4)
Kapazitätsrückgewinnung nach Langzeitlagerung bei erhöhter Temperatur (Abschnitt 7.5)
Haltbarkeit in Zyklen (Abschnitt 7.6) - Innenwiderstand AC und DC (Abschnitt 7.7)
Beständigkeit gegen elektrostatische Entladung nach IEC 61000-4-2 (Abschnitt 7.8)

Für jede Prüfung sind in Tabelle 5 der Norm Mindestanforderungen festgelegt, die als Annahmekriterien dienen. Konkrete Grenzwerte, Stromraten, Temperaturen und Prüfdauern sind dem Normtext zu entnehmen.

Wofür IEC 61960-3 gilt – und wofür nicht

IEC 61960-3 gilt für prismatische und zylindrische Lithium-Sekundärzellen sowie daraus hergestellte Batterien, die in tragbaren Geräten eingesetzt werden. Die Norm umfasst drei Gerätekategorien:

Handgeräte: Smartphones, Tablet-PCs, Audio- und Video-Abspielgeräte sowie vergleichbare Geräte
Transportable Geräte: Notebook-Computer, CD-Abspielgeräte und vergleichbare Geräte
Bewegbare Einrichtungen: elektrische Werkzeuge, elektromotorisch unterstützte Fahrräder, Videokameras für gewerbliche Zwecke und vergleichbare Einrichtungen mit Rädern oder Rollen

Die obere Massengrenze für tragbare Geräte ist in Abschnitt 1 der Norm festgelegt.

Nicht im Geltungsbereich (Abschnitt 1):

Geräte mit hoher Nennspannung
Stationäre elektrische Energiespeichersysteme (EESS) und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) oberhalb einer in der Norm definierten Energiegrenze
Selbstfahrende Fahrzeuge

Für Lithium-Ionen-Polymerzellen mit Gel- oder Festpolymerelektrolyt gelten die Prüfverfahren ebenfalls (Abschnitt 3.8).

Wann Sie IEC 61960-3 benötigen

IEC 61960-3 ist eine Leistungsnorm. Sie definiert die Bewertungskriterien, anhand derer Käufer die Leistungsfähigkeit von Lithium-Sekundärzellen und -batterien verschiedener Hersteller objektiv vergleichen können.

Typische Anwendungsszenarien:

Qualifizierung neuer Zellen oder Batterien für tragbare Geräte
Vergleich von Zellen verschiedener Hersteller im Beschaffungsprozess
Nachweis vereinbarter Leistungsdaten gegenüber Endkunden oder OEMs
Serienüberwachung der Zellqualität

Wichtiger Hinweis zur Abgrenzung: IEC 61960-3 deckt das Leistungsverhalten ab, nicht die Sicherheit. Endanwender dürfen Batterien nach Abschnitt 1 nur dann handhaben, wenn die Batterien zusätzlich die Sicherheitsanforderungen nach IEC 62133-2 erfüllen. IEC 62133-2:2017 ist damit eine ergänzende Pflichtnorm im Sicherheitskontext.

Wo IEC 61960-3 gilt

IEC 61960-3 Normtext – internationale Norm für Sekundärzellen, Zulassung Batteriesysteme und Batterietechnik Wissen

IEC 61960-3 ist eine internationale Norm der International Electrotechnical Commission (IEC). Sie wird in zahlreichen nationalen Normungswerken übernommen.

In Deutschland ist die Norm als DIN EN 61960-3 (VDE 0510-3):2017-12 veröffentlicht. Sie ersetzt die Vorgängerausgabe DIN EN 61960:2012-04.

Die europäische Übernahme als EN 61960-3 ersetzt die ältere EN 61960:2011. Die Änderungen gegenüber der Vorgängerausgabe umfassen unter anderem die ergänzte Definition tragbarer Geräte, aktualisierte Beispiele für Zellen sowie zusätzliche Festlegungen zu Maßen einer Zelle mit Schichtwerkstoff-Gehäuse (Anhang A) und Kapazität nach Lagerung ab Herstellungsdatum (Anhang B). Die genauen Inhalte der Anhänge sind dem Normtext zu entnehmen.

Wann im Produktlebenszyklus IEC 61960-3 relevant wird

IEC 61960-3 wird in mehreren Phasen des Produktlebenszyklus relevant:

Entwicklung: Auslegung der Zelle gemäß den in der Norm definierten Bezugsgrößen für Kapazität und Entladeschlussspannung
Qualifizierung: Auswahl von Prüfmustern nach den Vorgaben in Abschnitt 7.1
Hersteller-Vergleich: Bewertung verschiedener Zellen anhand standardisierter Prüfverfahren im Beschaffungsprozess
Serienüberwachung: regelmäßige Verifikation der Zellqualität gegen die Mindestanforderungen aus Tabelle 5
Spezifikation gegenüber Endkunden: Dokumentation der Leistungsparameter im Datenblatt

Wie eine IEC 61960-3 Prüfung abläuft

Die Prüfung nach IEC 61960-3 umfasst mehrere Hauptprüfungen, die das Betriebsverhalten unter definierten elektrischen, thermischen und elektromagnetischen Bedingungen bewerten. Die Mindestanforderungen sind in Tabelle 5 der Norm festgelegt. Anforderungen an Auswahl und Alter der Prüfmuster sind in Abschnitt 7.1 beschrieben.

Übersicht der Tests

Kapazitätsprüfung bei Raumtemperatur

Bestimmung der Bemessungskapazität durch Entladung unter den in Abschnitt 7.3.1 festgelegten Bedingungen. Die Mindestanforderung ist in Tabelle 5 definiert.

Entladeverhalten bei tiefer Temperatur

Kapazitätsprüfung unter Tieftemperaturbedingungen nach Abschnitt 7.3.2. Bewertet die Eignung der Zelle für den Einsatz bei niedrigen Umgebungstemperaturen.

Schnellentladeverhalten

Entladeprüfung mit erhöhter Stromrate nach Abschnitt 7.3.3. Bewertet das Verhalten bei kurzzeitigen Lastspitzen.

Ladungs- und Kapazitätserhaltung

Lagerungsprüfung mit anschließender Bewertung von Kapazitätserhaltung und Kapazitätsrückgewinnung nach Wiederaufladung (Abschnitt 7.4).

Kapazitätsrückgewinnung nach Langzeitlagerung

Verlängerte Lagerungsprüfung bei erhöhter Temperatur nach Abschnitt 7.5. Bewertet die Eignung der Zelle für längere Lagerungszeiträume in der Lieferkette.

Haltbarkeit in Zyklen

Zyklische Lade- und Entladeprüfung nach Abschnitt 7.6. Die Norm beschreibt zwei Prüfverfahren mit unterschiedlichen Stromraten (Abschnitte 7.6.2 und 7.6.3).

Innenwiderstand AC und DC

Messung des Wechselstrom- und Gleichstrom-Innenwiderstands nach Abschnitt 7.7. Bewertungsmaßstab ist der vom Hersteller festgelegte Grenzwert.

Elektrostatische Entladung (ESD)

Prüfung nach IEC 61000-4-2 (Abschnitt 7.8). Bewertet die Beständigkeit der Batterie gegen elektrostatische Entladungen, wie sie im Anwendungsumfeld tragbarer Geräte auftreten.

Häufige Fragen zu IEC 61960-3

IEC 61960-3 ist eine Leistungsnorm und prüft das Betriebsverhalten der Zelle (Kapazität, Zyklenlebensdauer, Innenwiderstand). IEC 62133-2 ist eine Sicherheitsnorm und prüft das Verhalten unter Missbrauchsbedingungen. Beide Normen ergänzen sich: für die Handhabung durch Endanwender müssen Batterien sowohl die Leistungsanforderungen aus IEC 61960-3 als auch die Sicherheitsanforderungen aus IEC 62133-2 erfüllen.

Die Norm gilt für tragbare Geräte. Dazu gehören Handgeräte wie Smartphones, Tablets und Audio-/Video-Abspielgeräte, transportable Geräte wie Notebooks sowie bewegbare Einrichtungen wie elektrische Werkzeuge, E-Bikes und gewerbliche Videokameras. Geräte mit hoher Nennspannung, größere stationäre Energiespeichersysteme und selbstfahrende Fahrzeuge sind nicht im Geltungsbereich. Die genauen Schwellenwerte sind in Abschnitt 1 der Norm definiert.

Die Anforderungen an Auswahl, Anzahl und Alter der Prüfmuster sind in Abschnitt 7.1 der Norm festgelegt. Verbindliche Werte sind dem Normtext zu entnehmen. Die zuständige Prüfstelle berät bei Fragen zur konkreten Prüfmusterplanung.

Die Bemessungskapazität ist die vom Hersteller angegebene Elektrizitätsmenge, die eine Einzelzelle unter den in Abschnitt 7.3.1 festgelegten Bedingungen liefern kann. Sie ist die zentrale Bezugsgröße für sämtliche Kapazitätsprüfungen der Norm. Die genaue Definition und die Bezugsdauer sind in Abschnitt 3.5 der Norm beschrieben.

IEC 61960-3 definiert Mindestanforderungen an die Zyklenlebensdauer in Abschnitt 7.6. Die Norm beschreibt zwei Prüfverfahren mit unterschiedlichen Stromraten (Abschnitte 7.6.2 und 7.6.3). Die quantitativen Annahmekriterien sind in Tabelle 5 der Norm festgelegt.