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超级电容器检测标准

时间:2017-02-22 22:02来源:未知 作者:admin 点击:
由于纯超级电容器在仪器仪表、电动工具、便携式电子产品等领域的应用还没有可执行国家标准和行业标准。因此,本企业根据《标准化法》规定的要求制订了本企业标准,作为组织生产和交货验收的依据。

电池测试在线供稿:QCLY 新能源有限公司企业标准 

Q/CLY 001-2010    超级电容器检测标准

               Supercapacitor   

2011-1-1发布                                2011-1-1实施

 

******新能源有限公司  发布 

   

 

1 范围…………………………………………………………………1

2 规范性引用文件……………………………………………………1

3 术语、定义和符号…………………………………………………1

4 分类…………………………………………………………………2

5 要求及试验方法……………………………………………………2

6 检验规则……………………………………………………………8

7 标志、包装、运输和储存…………………………………………8

    

由于纯超级电容器在仪器仪表、电动工具、便携式电子产品等领域的应用还没有可执行国家标准和行业标准。因此,本企业根据《标准化法》规定的要求制订了本企业标准,作为组织生产和交货验收的依据。

本标准由*************有限公司提出。

本标准由******新能源有限公司起草。

本标准主要起草人:***

本标准由***新能源有限公司负责解释。 

 纯超级电容器

 1.范围

本标准规定了纯超级电容器的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、储存;

本标准适用于纯超级电容器。

2.规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡注明日期的引用文件其随后的修改(不包括勘误的内容)均不适用于本标准。但提倡使用本规范的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件,其最新版本适用于本规范。除以下标准外还参照了国内外主要从事超级电容器研究和生产企业的企业标准和测试手册。

QC/T 741-2006 车用超级电容器

QC/T 743-2006 电动汽车用锂离子蓄电池

GB/T 2900.11 蓄电池名词术语(eqv IEC 60050482):2003)

3.术语、定义和符号

3.1 术语和定义

本标准除采用GB/T 2900.11中的术语外,还增加了下列术语和定义。

3.1.1 超级电容器 supercapacitors

超级电容器是一种介于普通电容器和电池之间的电化学储能器件。

3.1.2 能量型超级电容器 high energy density Supercapacitors

以高比能量为特点,主要用于高能量输入、输出的电容器。

3.1.3 功率型超级电容器 high power density Supercapacitors

以高比功率为特点,主要用于瞬间高功率输入、输出的电容器。

3.1.4 额定电压 rated voltage

电容器的最高工作电压。

3.1.5 静电容量 capacitance

电容器的静电容量是对电容器进行恒流放电时,其放电电量与放电电位变化值的比值。

3.1.6 储存能量 energy

电容器的储存能量是指该电容器自额定电压起进行恒电流放电至其1/2额定电压时止,电容器所累积放出的能量。

3.1.7 内阻 internal resistance

电容器的内阻是电容器断开恒流充电电路时起至20ms后,端电压的变化量与充电电流的比值。

3.1.8 电压保持能力voltage holding characteristics

将电容器恒流充电至额定电压恒压24h,然后在室温条件下开路静置24h后,电容器的端电压与额定电压的比值即为其电压保持能力。

3.1.9 爆炸 explosion

超级电容器外壳破裂,内部有固体物质从超级电容器中冲出,并发出声音。

3.1.10 起火 fire

超级电容器壳体中冒火。

3.2 符号

U— 额定电压,V;

C— 超级电容器的容量,F;

C0— 超级电容器的标称容量,F;

ΔC— 容量变化量,其值等于试验后容量减去标称容量,F;

R—电阻,Ω;

ESR— 超级电容器等效串联电阻,mΩ;

ESR0— 超级电容器等效串联电阻规定值,mΩ;

ΔESR— 等效串联电阻变化量,mΩ;

ESRDC— 超级电容器直流等效串联电阻,mΩ;

ESRAC— 超级电容器交流等效串联电阻,mΩ;

I— 电容器的电流,A

IL— 漏电流,A

4. 分类与型号

4.1 分类

纯超级电容器分为能量型超级电容器和功率型超级电容器。

4.2 型号

4.2.1产品型号总位数:采用10位命名方法

4.2.2每位表示意义

1位表示产品种类:C—纯超级电容器(supercapacitor);

H—混合超级电容器(hybrid supercapacitor

2位表示功率类型:P—功率型(power);N—能量型(energy

3位表示产品外形:P—圆型(cylinder);C—方形(squareness);

M—组件(module

46位表示额定电压:第4位为有效数字,第5位是R则表示有小数点,如2R5表示2.5V2R7表示2.7V;第5位是数字则表示第4位、第5位为有效数字,第6位表示加0的个数,如200表示20V351表示350V

79位表示额定容量:第7位是有效数字,第8位是R则表示有小数点,如3R3表示3.3F4R7表示4.7F;第8位是数字则表示第7位、第8位为有效数字,第9位表示加0的个数,如200表示20F302表示3000F。如果第一位是H,则3R3表示3.3Ah4R7表示4.7Ah200表示20Ah

10位特殊型号标记:如,m—军品(military

5. 要求及检验方法

5.1 试验条件

5.1.1 环境条件

除另有规定外,一切测量、试验和恢复均在下列环境中进行:

温度:18℃~25;

相对湿度:<50%;

大气压力 :86kPa106kPa

如未特别指明,一般应将电容器在上述环境条件下放置24h,然后测量电容器的性能,以作为该产品试验后的对比依据(但应使试验前、后的测试环境保持一致)

5.1.2 测量仪器、仪表

主要试验仪器和设备应经计量部门检定合格,并在检定有效期内使用。

试验仪器、仪表的准确度应满足以下要求:

a) 电压测量装置:准确度不低于0.5级,输入阻抗不小于1kΩ/V;

b) 电流测量装置:准确度不低于0.5;

c) 温度测量装置:具有适当的量程,分度值不应大于1℃,标定准确度不低于0.5;

d) 测量尺寸的量具:分度值不大于1mm;

e) 称量质量的衡器:准确度为±0.05%以上;

f) 计时器:按时、分、秒分度,准确度为±1%,

5.2 外观

在良好的光线条件下,用目测法检查电容器的外观,外壳不得有变形及裂纹,表面平整、干燥,无电解液溢痕。

5.3 标志

用目测法检查电容器的标志,标志应清晰完整、准确无误。

5.4 外形尺寸及质量

用量具和衡器检查电容器的外形尺寸和质量,符合生产企业提供的技术条件。

5.5 容量

将电容器正负极短路1h,测试仪器为超级电容器测试仪(预热30分钟)。按表1、表2规定的电流值恒流充电至额定电压,再以同样电流恒流放电至0.1V,循环测试10次。记录59次的放电容量,计算平均值即为电容器的电容量。最大允许容量偏差为-10%20%,电容量测试值达到表5要求。

电压的计算区间为2.0V1.0V。也可以手工计算,计算公式如下:

其中:I-测试电流(A

      Δt-从2V放电至1V所用的时间(秒)

      ΔV-计算电压差:2V1V1V

 

1 能量型超级电容器容量、等效串联电阻测试所用电流值

标称容量/F

1

2

3.3

5

10

20

30

50

70

100

120

200

1000

2000

3000

测试电流/mA

10

10

10

20

50

50

60

80

100

200

200

300

4A

6A

8A

备注:对于中间型号产品测试电流可采用插入法按上表计算、取整。

 2 功率型超级电容器容量、等效串联电阻测试所用电流值

标称容量/F

1

2

3.3

5

10

20

30

50

70

100

120

200

1000

2000

3000

测试电流/mA

50

50

50

50

100

200

300

400

500

1A

1A

1.8A

20A

30A

40A

备注:对于中间型号产品测试电流可采用插入法按上表计算、取整。

 注:简便测试方法

如图所示,电流值按表1、表2设置,R5.93选取;测量出超容两端电压升至0.632倍额定电压所需时间t,则超容容量:

 

 

 

 

 5.5.1 20放电容量

超级电容器在18℃~25℃下按5.5方法测试,所测试值即为20℃放电容量。

5.5.2 -40(-20放电容量

① 功率型超级电容器在-40℃±2℃下储存2h,按5.5方法测试,且│△C/C│≤50%ESR3倍规定值 ,所测试值即为-40℃放电容量。

② 能量型超级电容器在-20℃±2℃下储存2h,按5.5方法测试,且│△C/C│≤50%ESR3倍规定值 ,所测试值即为-20℃放电容量。

5.5.3 70放电容量

超级电容器在70℃±2℃下储存2h,按5.5方法测试,且│△C/C│≤30%ESR≤规定值,所测试值即为70℃放电容量。

5.5.4 20倍率放电容量

超级电容器在18-25℃下按5.5方法测试。充放电电压范围:0.1V~额定电压,容量计算区间12V,能量型超级电容器以表15IA)电流放电测试,所测放电容量与额定容量比值应大于90%。功率型超级电容器以表25IA)电流放电测试,所测放电容量与额定容量比值应大于80%

5.6 交流等效串联电阻(ESRAC

将电容器正负极短路1h,测试仪器为交流内阻测试仪(预热30分钟),频率设为1KHz,测试电流10mA。测试值达到表5要求。

5.7 直流等效串联电阻(ESRDC

将电容器正负极短路1h,测试仪器为超级电容器测试仪(预热30分钟)。按5.5中的方法进行测试,在测试仪上可直接读出直流等效串联电阻(ESRDC)。测试值达到表5要求。

注:简便测量方法

用稳压恒流电源调至恒定电流(I)(电流按5.5选择)给器件充电,突然断开充电电源,用万用表、函数记录仪或示波器记录断开前后电压的变化值(ΔV)(如下图所示)。

 

 

 

 

 计算公式:

注:为保证读数准确,应选择采样频率较快的测量仪器。

5.8 电流性能

5.8.1额定电流

先将超级电容器测试仪预热0.5小时,再用恒定电流(电流按5.5选择)将超级电容器充至额定电压,保持额定电压恒压1小时;然后测试出5秒中放电至1.25V所需的电流值,即为额定电流,达到表5要求。

5.8.2 最大工作电流

先将超级电容器测试仪预热0.5小时,再用恒定电流(电流按5.5选择)将超级电容器充至额定电压,保持额定电压恒压1小时;然后测试出1秒中放电至1.25V所需的电流值,即为最大工作电流,达到表5要求。

5.9 漏电流IL

将电容器正负极短路1h,稳压恒流电源预热30分钟,电压设为额定电压,电流设为10A;按表3选择适当的限流电阻R,如下图所示。准备好后接通电路开始测试,待超容两端电压升至额定电压值-0.01V时开始计时,计时到达24h后用数字万用表测量夹具上的电阻两端电压V,超级电容器的漏电流。测试值达到表5要求。

 超级电容器漏电流测试限流电阻

标称容量/F

1

2

3.3

5

10

20

50

70

100

120

200

1000

2000

3000

限流电阻/Ω

100

51

22

10

10

10

10

10

10

10

10

1

1

1

备注:对于中间型号产品限流电阻可采用插入法按上表计算、取整。

 

 

 

 

 

 5.10电压保持能力

用恒定电流(电流按5.5选择)对电容器充电到额定电压恒压24h,然后在室温下开路静置24h,测量电容器的端电压。测试值达到表5要求。

5.11 高温负荷特性(耐久性)

将超级电容器在70℃±2℃下,保持额定电压储存1000h,然后在室温下放置24h,按5.5测试其容量,按5.7测试其直流等效串联电阻,测试值达到│△C/C│≤30%ESRDC4倍规定值。

5.12 稳态湿热

将超级电容器在40℃±2℃、9095%RH条件下储存240h,然后在室温下放置24h,按5.5测试其容量,按5.7测试其直流等效串联电阻,按5.9测试其漏电流,测试值达到

│△C/C│≤30%IL2倍规定值、ESRDC4倍规定值。

5.13 循环性能

测试条件为70℃,湿度<50%,将电容器正负极短路1h,测试仪器为超级电容器测试仪(预热30分钟);用恒定电流(电流按5.5选择)对电容器充电到额定电压,静置5s,然后,以恒定电流对电容器放电到1/2额定电压,静置5s,即完成一个循环。5000次循环为一个阶段,一个阶段结束后,静置24h后进行下一个循环。容量变化计算方法如下。

 



 

根据20℃时循环性能因温度每升高10℃循环次数减半的原理,70℃条件下三个5000次循环后且│△C/C│≤30% ESR3倍规定值,即可认定20℃下循环充放电达到50万次。

5.14安全性能试验

    所有安全试验均在有充分环境保护的条件下进行。

5.14.1耐振动性

将电容器紧固到振动试验台上,按下述条件进行振动试验,壳体无变形、开裂,电解液无泄漏:

a) 振动频率:lOHz55Hz;

b) 振动方向:上下单振动;

c) 最大加速度:30m/s2;

d) 振动时间:2h

5.14.2 穿刺试验

将电容器恒流(电流按5.5选择)充电至额定电压恒压1h,在20±5条件下搁置1h

用Φ3mm-Φ8mm的耐高温钢针,以l0mm/s-40mm/s的速度,垂直于电容器极板的方向贯穿(钢针停留在电容器中),该试验应不爆炸、不起火。

5.14.3 加热试验

电容器恒流(电流按5.5选择)充电至额定电压恒压1h,在20±5条件下搁置1h电容器置于105℃士2℃恒温箱内,并保温2h。该试验应不爆炸、不起火。

5.14.4 短路试验

    将电容器恒流(电流按5.5选择)充电至额定电压恒压1h,在20±5条件下搁置1h。将超级电容器经外部短路10min,外部线路电阻应小于10mΩ该试验应不爆炸、不起火。

5.14.5 挤压试验

    电容器恒流(电流按5.5选择)充电至额定电压恒压1h,在20±5条件下搁置1h。按下列条件进行试验。该试验应在有充分环境保护的条件下进行,应不爆炸、不起火。

a) 挤压方向:垂直于超级电容器极板方向施压。

b) 挤压面积:垂直于施压方向的外表面。

c) 挤压程度:直至超级电容器壳体破裂或内部短路(电压变为0V)为止。

5.14.6 跌落试验

电容器恒流(电流按5.5选择)充电至额定电压恒压1h,在20±5条件下搁置1h后,在20±5条件下,自1.5米高处跌落至木板上。该试验应不爆炸、不起火。

5.14.7 过充试验

    将电容器按5.51、表2所示电流的3倍(即3I)进行充电,至电容器电压达到5V或充电时间达到90min(其中一个条件达到即停止试验)。该试验应不爆炸、不起火。

5.15 试验程序

按表4进行的试验应连续进行。

                           超级电容器试验程序

序号

试验项目

试验方法章条号

超级电容器编号

1

外观

5.2

1#-32#

2

标志

5.3

3

外形尺寸及质量

5.4

4

20放电容量(直流等效串联电阻)

5.5.15.7

5

交流等效串联电阻

5.6

6

电压保持能力

5.10

1#-2#

7

高温负荷特性

5.11

3#-4#

8

稳态湿热

5.12

5#-6#

9

漏电流

5.9

7#-8#

10

最大放电电流

5.8.2

9#-10#

11

-40-20)放电容量

5.5.2

11#-12#

12

70放电容量

5.5.3

13#-14#

13

20倍率放电容量

5.5.4

15#-16#

14

循环性能

5.13

17#-18#

15

安全性

5.14

19#-32#

 

圆柱形超级电容器系列产品

产品型号

额定

电压(V)

电容量

(F)

额定

电流

(A)

最大

电流

(A)

等效串联电阻AC(mΩ)

等效串联电阻DC(mΩ)

漏电流

(mA)

24小时电压保持

V

尺寸

D×L(mm)

P/d

(mm)

功率型超级电容器

CPP2R7010

2.7

1

0.2

1

100

200

0.004

2.1

Φ8×14.5

3.7/0.5

CPP2R7020

2.7

2

0.4

2

60

120

0.007

2.2

Φ8×17

3.7/0.5

CPP2R73R3

2.7

3.3

0.6

3

40

80

0.010

2.3

Φ8×25

3.7/0.5

CPP2R7050

2.7

5

1

5

25

50

0.030

2.4

Φ10×25

5.5/0.7

CPP2R7100

2.7

10

2

9

20

40

0.040

2.4

Φ12×26

5.5/0.7

CPP2R7200

2.7

20

4

18

17

35

0.080

2.5

Φ16×24

5.5/0.7

CPP2R7300

2.7

30

6

24

13

27

0.130

2.5

Φ16×32

5.5/0.7

CPP2R7600

2.7

60

12

32

7

15

0.140

2.5

Φ19×42

8.5/0.9

能量型超级电容器

CNP2R5010

2.5

1

0.2

1

160

320

0.003

2.0

Φ8×14.5

3.7/0.5

CNP2R5020

2.5

2

0.4

2

95

190

0.006

2.1

Φ8×17

3.7/0.5

CNP2R53R3

2.5

3.3

0.6

3

50

100

0.008

2.2

Φ8×25

3.7/0.5

CNP2R5050

2.5

5

1

5

30

60

0.019

2.3

Φ10×25

5.5/0.7

CNP2R5100

2.5

10

2

9

25

52

0.037

2.3

Φ12×26

5.5/0.7

CNP2R5200

2.5

20

4

18

20

40

0.0626

2.3

Φ16×24

5.5/0.7

CNP2R5300

2.5

30

6

24

16

32

0.085

2.3

Φ16×32

5.5/0.7

CNP2R5600

2.5

60

12

32

11

22

0.130

2.4

Φ19×42

8.5/0.9

 

6. 检验规则

6.1 检验分类、检验项目、要求章条号、试验方法章条号、样品数量和试验周期见表6


6.2 出厂检验

6.2.1 每批产品出厂前应在该批产品中随机抽样进行出厂检验,并按表6的规定进行。

6.2.2 在出厂检验中,若有一项或一项以上不合格时,应将该批产品退回生产部门返修普检,然后再次提交检验。若再次检验仍有一项或一项以上不合格,则判定该批产品为不合格。

6.3 型式检验

型式检验可选用某一规格为代表产品进行,但是产品鉴定试验不可选用某一规格为代表产品进行。型式检验共需抽样36只,其中4只为备份电容器。

6.3.1 在下列情况下进行型式检验:

a) 产品鉴定时;

b) 产品在结构、材料、工艺有较大变动时;

c) 产品停产复产时;

d) 合同规定。

6.3.2 判定规则

在型式检验中,若有一项不合格时,应判定为不合格。

7. 标志、包装、运输和储存

7.1 标志

7.1.1 在电容器产品上应有下列标志:

a) 制造厂名;

b) 产品型号或规格;

c) 额定电压;

d) 静电容量;

e) 极性标志;

f) 产品编号;

g) 出厂日期。

7.1.2 包装箱外壁应有下列标志:

a) 产品名称、型号规格、数量、制造厂名、厂址、邮编;

b) 每箱的数量;

c) 产品标准编号;

d) 表明防潮、不准倒置、轻放等标志。

7.2 包装

7.2.1 电容器的包装应符合防潮防振的要求。

7.2.2 包装箱内应装入随同产品提供的文件:

a) 产品合格证;

b) 产品使用说明书;

c) 装箱单(多只包装时)

7.3 运输

7.3.1 电容器运输荷电状态应低于50%,在运输中不得受剧烈机械冲撞、曝晒、雨淋、倒置。

7.3.2 在装卸过程中,应轻搬轻放,严防摔掷、翻滚、重压。

7.4 储存

7.4.1 电容器应存放在-30℃~40℃自然通风的仓库内。

7.4.2 电容器应不受阳光直射,距离热源不得少于2m

7.4.3 电容器正负极间不得掉入任何金属杂物,避免与任何液体或有害物质接触。

7.4.4 电容器不得倒置及卧放,避免受机械冲击或重压。

 

 

 

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