Produktsicherheit tragbarer Lithium-Batterien

IEC 62133-2 Sicherheitsanforderungen für tragbare Lithium-Sekundärzellen und -batterien

IEC 62133-2 legt Sicherheitsanforderungen und Prüfungen für tragbare gasdichte Lithium-Sekundärzellen und daraus hergestellte Batterien fest. Die Norm deckt bestimmungsgemäßen Gebrauch und vernünftigerweise vorhersehbare Fehlanwendung ab. Als harmonisierte Europäische Norm (EN 62133-2) ist sie Grundlage für die CE-Konformität von Li-Ion-Batterien in tragbaren Geräten.

Aspekt	Details
Geltungsbereich	International (IEC); in Europa als EN 62133-2 harmonisiert, in Deutschland übernommen als DIN EN 62133-2 (VDE 0510-82)
Prüfgegenstand	Tragbare gasdichte Lithium-Sekundärzellen und daraus hergestellte Batterien für tragbare Geräte
Prüfumfang	Elektrische, mechanische und thermische Prüfungen für bestimmungsgemäßen Gebrauch und vorhersehbare Fehlanwendung
Typische Dauer	6-8 Wochen
Nachweis	Prüfbericht nach IEC 62133-2; Basis für IECEE-CB-Schema-Zertifikat und CE-Konformität über EN 62133-2

Was regelt IEC 62133-2?

IEC 62133-2 definiert Sicherheitsanforderungen und Prüfverfahren für tragbare Lithium-Sekundärzellen und -batterien mit nicht-säurehaltigen Elektrolyten.

Die Norm gliedert sich in folgende Regelungsbereiche:

Allgemeine Sicherheitsbetrachtungen: Isolation, Druckentlastung, Temperatur-, Spannungs- und Strommanagement, Qualitätssicherungsplan und Auslegungsempfehlungen für Serienschaltungen
Typprüfung und Stichprobenumfang: Vorgaben zu Prüfmusterauswahl, Alter der Prüfmuster und Standardbedingungen
Ladeverfahren für Prüfzwecke: zwei definierte Ladeverfahren als Grundlage der nachfolgenden Sicherheitsprüfungen
Prüfungen bei bestimmungsgemäßem Gebrauch: Dauerladen und Gehäuse-Beanspruchung
Prüfungen bei vernünftigerweise vorhersehbarer Fehlanwendung: äußerer Kurzschluss, freier Fall, thermische Fehlbehandlung, Quetschen, Überladung, Zwangsentladung, Schwingung, mechanischer Stoß und erzwungener innerer Kurzschluss
Sicherheitsangaben und Kennzeichnung nach IEC 61960

Die konsolidierte Fassung mit Amendment 1:2021 enthält inhaltliche Änderungen an den Abschnitten zu Ladeverfahren, Quetschen, Überladung und erzwungenem innerem Kurzschluss sowie eine Aktualisierung der Bauteilnormen-Verweise in Anhang F. Konkrete Prüfparameter, Grenzwerte und Stichprobenumfänge sind dem offiziellen Normtext zu entnehmen.

Wofür gilt die IEC 62133-2 - und wofür nicht?

IEC 62133-2 gilt für tragbare gasdichte Lithium-Sekundärzellen und daraus hergestellte Batterien, die in tragbaren Geräten eingesetzt werden.

Abgedeckt werden insbesondere:

Unterhaltungselektronik, Kommunikationstechnik und mobile IT-Geräte
Zellen und Batterien mit nicht-säurehaltigen Elektrolyten, einschließlich Lithium-Ionen-Polymerzellen (mit Ausnahmen bei Abschnitt 7.3.9)
Knopfzellen für bestimmte Typen sieht Anhang D reduzierte Prüfanforderungen vor

Nicht im Geltungsbereich:

Nickel-basierte Sekundärzellen und -batterien. Diese sind Gegenstand von IEC 62133-1
Fahrzeugbatterien und Traktionsbatterien, geregelt durch andere Normenreihen wie ISO 12405
Stationäre Energiespeicher - fallen unter IEC 62619 - Primärzellen und -batterien, liegen außerhalb des Scopes

Besondere Einschränkung zu Abschnitt 7.3.9 (erzwungener innerer Kurzschluss): Diese Prüfung ist länderspezifisch

für Frankreich, Japan, Korea und die Schweiz vorgesehen und nicht auf Lithium-Ionen-Polymerzellen anwendbar.

Wann Sie IEC 62133-2 benötigen

IEC 62133-2 wird in folgenden Szenarien relevant:

CE-Konformität: Als harmonisierte Europäische Norm (EN 62133-2) ist sie eine zentrale Referenz für den Nachweis der Sicherheitsanforderungen bei Li-Ion-Batterien in tragbaren Geräten
Marktzugang Europa und Asien: Internationale Akzeptanz der Norm vereinfacht den Nachweis der Produktsicherheit in mehreren Zielmärkten
IECEE-CB-Scheme-Zertifizierung: IEC 62133-2 ist Grundlage für länderübergreifend anerkannte CB-Zertifikate
Ausschreibungen und Lastenhefte: Viele OEM-Spezifikationen referenzieren IEC 62133-2 als Mindestanforderung
Re-Zertifizierung bei Designänderungen: Sicherheitsrelevante Änderungen an Zelle, Gehäuse oder Schutzelektronik können eine erneute Typprüfung auslösen

Hinweis zur Vorgängerfassung: Für DIN EN 62133-2 (VDE 0510-82):2017-11 bestand eine Übergangsfrist bis 2024-08-19. Nach Ablauf dieser Frist ist die konsolidierte Fassung mit AMD1:2021 maßgeblich.

Wo IEC 62133-2 gilt

Zulassung nach IEC 62133 – internationale Gültigkeit der Batterienorm, Batteriezellenprüfung bei VRI

IEC 62133-2 wird von der IEC (International Electrotechnical Commission) herausgegeben und international angewendet. Die Übernahme erfolgt regional:

Europa: als EN 62133-2 durch CENELEC harmonisiert
Deutschland: als DIN EN 62133-2 (VDE 0510-82) durch DKE/VDE
Andere Länder: Übernahme über nationale Normungsorganisationen

Besonderheit bei Abschnitt 7.3.9 (erzwungener innerer Kurzschluss): Diese Prüfung ist länderspezifisch für Frankreich, Japan, Korea und die Schweiz vorgesehen.

Wann im Produktlebenszyklus IEC 62133-2 relevant wird

IEC 62133-2 wirkt in mehreren Phasen des Produktlebenszyklus:

Design und Entwicklung: Abschnitt 5 der Norm enthält allgemeine Sicherheitsbetrachtungen; Abschnitt 5.6.2 beschreibt Auslegungsempfehlungen für Serienschaltungen wie Spannungsüberwachung einzelner Zellen und Zellbalancing
Serienproduktion: Abschnitt 5.7 fordert einen erarbeiteten und umgesetzten Qualitätssicherungsplan
Kennzeichnung und Verpackung: Kapitel 8 und 9 regeln Sicherheitsangaben und Kennzeichnung nach IEC 61960, inklusive Polaritätskennzeichnung und Warnhinweisen
Änderungs- und Re-Zertifizierungsphase: Sicherheitsrelevante Designänderungen können eine Neubewertung oder Wiederholungsprüfung auslösen

Wie eine IEC 62133-2 Prüfung abläuft

IEC 62133-2 sieht mehrstufige Typprüfungen vor. Die nachfolgende Übersicht nennt die Prüfungen mit ihrem jeweiligen Zweck. Konkrete Parameter, Grenzwerte und Annahmekriterien sind dem offiziellen Normtext zu entnehmen.

Übersicht der Tests

Ladeverfahren für Prüfzwecke (7.1)

Die Norm beschreibt zwei Ladeverfahren als Grundlage für die nachfolgenden Sicherheitsprüfungen.

Erstes Verfahren (7.1.1): herstellerspezifiziertes Laden unter definierten Standardbedingungen
Zweites Verfahren (7.1.2): Laden nach den Parametern aus Tabelle 2, die mit AMD1:2021 vollständig vom Zellhersteller festgelegt werden. Das zweite Verfahren wird insbesondere für die Kurzschluss-, Thermische-Fehlbehandlungs-, Quetsch- und innere-Kurzschluss-Prüfung verwendet.

Bestimmungsgemäßer Gebrauch (7.2)

Prüfungen, die den regulären Betrieb abbilden.

Dauerladen (7.2.1): bewertet das Verhalten von Zellen bei längerer Ladebelastung unter Herstellerbedingungen.
Gehäuse-Beanspruchung (7.2.2): bewertet die thermische Integrität von Batteriegehäusen.

Vernünftigerweise vorhersehbare Fehlanwendung (7.3)

Kernblock der Sicherheitsprüfungen.
Äußerer Kurzschluss Zelle (7.3.1) und Äußerer Kurzschluss Batterie (7.3.2): Verhalten bei kurzgeschlossenen Anschlüssen
Freier Fall (7.3.3): mechanische Robustheit gegen Fallereignisse
Thermische Fehlbehandlung (7.3.4): Verhalten bei unzulässig hohen Umgebungstemperaturen
Quetschen (7.3.5, AMD1 geändert): mechanische Beanspruchung bis zu einer Versagensbedingung
Überladung Batterie (7.3.6, AMD1 geändert): Verhalten bei Überschreitung der Ladegrenzwerte durch eine Fehlquelle
Zwangsentladung (7.3.7): Verhalten bei Entladung über den zulässigen Endpunkt hinaus
Schwingung (7.3.8.1) und Mechanischer Stoß (7.3.8.2): mechanische Belastungen aus Transport und Handhabung
Erzwungener innerer Kurzschluss (7.3.9, AMD1 geändert): länderspezifische Prüfung, nicht auf Lithium-Ionen-Polymerzellen anwendbar

Stichprobenumfang und Prüfmuster

Kapitel 6 mit Tabelle 1 regelt die Prüfmusterauswahl für die Typprüfungen. Die Norm legt Vorgaben zum Alter der Prüfmuster, zur Standardtemperatur und zu den Prüfbedingungen fest. Für Knopfzellen mit erhöhtem Innenwiderstand sieht Anhang D reduzierte Prüfanforderungen vor. Die genauen Schwellen und Umfänge sind dem offiziellen Normtext zu entnehmen.

Häufige Fragen zu IEC 62133-2

IEC 62133-1 und IEC 62133-2 sind zwei Teile derselben Normenreihe für tragbare Sekundärzellen und -batterien. IEC 62133-1 deckt Nickel-Systeme ab, IEC 62133-2 behandelt Lithium-Systeme. Anwenderinnen und Anwender wählen den passenden Teil anhand der verwendeten Zellchemie.

Amendment 1 ändert die konsolidierte Fassung in mehreren Bereichen:

Abschnitt 7.1.2 mit Tabelle 2: Die Ladeparameter sind nun vollständig vom Zellhersteller festgelegt
Abschnitt 7.3.5 (Quetschen): inhaltliche Überarbeitung
Abschnitt 7.3.6 (Überladung): inhaltliche Überarbeitung
Abschnitt 7.3.9 mit Tabelle 5 (erzwungener innerer Kurzschluss): Umgebungstemperatur verweist auf Tabelle 2
Anhang F: Verweise auf Bauteilnormen aktualisiert.

Die konkreten Formulierungen und Parameter sind im offiziellen Amendment-Text enthalten.

IEC 62133-2 und UN 38.3 adressieren unterschiedliche Aspekte der Batteriesicherheit. IEC 62133-2 ist eine Produktsicherheitsnorm für den Einsatz in tragbaren Geräten. UN 38.3 regelt die Transportprüfung von Lithium-Batterien und ist für den Versand per Luft, See, Straße und Schiene maßgeblich. Beide Nachweise werden in der Praxis parallel geführt.

Die europäische Übernahme EN 62133-2 ist als harmonisierte Norm gelistet. Wer ein Produkt nach EN 62133-2 prüfen lässt, kann den Nachweis im Rahmen der CE-Konformitätsbewertung für Li-Ion-Batterien in tragbaren Geräten nutzen. Die formale Konformitätserklärung erfolgt durch den Hersteller.

Abschnitt 7.3.9 (erzwungener innerer Kurzschluss) ist in der Norm als länderspezifische Prüfung für Frankreich, Japan, Korea und die Schweiz ausgewiesen. Sie ist nicht auf Lithium-Ionen-Polymerzellen anwendbar. Für andere Zielmärkte ist sie nicht verpflichtend.