IEC-62133-Batteriesicherheitszertifizierung: Was Elektronikhersteller brauchen

IEC 62133 ist der Sicherheitsstandard für portable versiegelte Sekundärzellen und Batterien, die alkalische oder nicht-saure Elektrolyte enthalten. Für Lithium-Ionen- und LiPo-Batterien — die sich in nahezu allen Wearables, IoT-Sensoren und Consumer-Elektronikgeräten befinden — ist Teil 2 (IEC 62133-2:2017) der anwendbare Standard. Das Bestehen von IEC 62133 ist eine Voraussetzung für die CE-Kennzeichnung in der EU, wird durch UL 2054 referenziert und ermöglicht das CB-Scheme für effizienten Mehrmarkt-Einstieg.

Übersicht

IEC 62133 wird von der International Electrotechnical Commission (IEC) veröffentlicht. Die aktuelle relevante Ausgabe:

IEC 62133-1:2017: Portable versiegelte Sekundärzellen und Batterien — Teil 1: Nickelsysteme (NiMH, NiCd)
IEC 62133-2:2017: Portable versiegelte Sekundärzellen und Batterien — Teil 2: Lithiumsysteme

Für die EU-CE-Kennzeichnung ist die harmonisierte Norm EN 62133-2:2017 (identisch mit IEC, mit EU-Vorwort). Für UK-Produkte gilt BS EN 62133-2:2017. Wenn in einer CE-Konformitätserklärung für ein Produkt mit einer wiederaufladbaren Lithiumbatterie zitiert, erfüllt EN 62133-2 die wesentliche Sicherheitsanforderung gemäß der LVD oder RED.

Der Standard wird im Rahmen des IECEE-CB-Schemes verwaltet, das es ermöglicht, dass ein Prüfbericht einer Nationalen Zertifizierungsstelle (NCB) in allen 57 IECEE-Mitgliedsländern anerkannt wird, was die Mehrmarkt-Zertifizierungskosten erheblich reduziert.

Anwendungsbereich

IEC 62133-2 gilt für:

Individuelle Lithium-Ionen- und LiPo-Zellen (zylindrisch: 18650, 21700; prismatisch; Pouch/LiPo)
Batteriepacks aus mehreren Zellen, einschließlich solcher mit integriertem BMS
Für portable Anwendungen vorgesehen (Unterhaltungselektronik, Wearables, medizinische Monitore, industrielle Handgeräte)

Es gilt nicht für:

In Elektrofahrzeugen (EV) verwendete Zellen, für die IEC 62660 und ISO 12405 gelten
Stationäre Energiespeicherung (IEC 62619)
Lithium-Primär- (nicht wiederaufladbare) Batterien (IEC 60086-4)
Knopfzellen für Hörgeräte (IEC 60086-3)

Wenn ein Produkt einen austauschbaren Akkupack hat, den Benutzer ersetzen, ist eine Zertifizierung des Packs erforderlich. Wenn die Batterie integriert ist (im Produkt versiegelt), kann eine Zellenebenenzertifizierung für die Batteriekomponente ausreichen, wobei die Produktebenensicherheitszertifizierung (EN 62368-1) das Gesamtsystem abdeckt.

Wichtige Anforderungen

Die IEC-62133-2-Testsuite deckt mechanische, umweltbedingte und elektrische Missbrauchsbedingungen ab:

Elektrische Tests:

Kontinuierliches Niedrigraten-Laden (Überladung): 1,1× maximale Ladespannung für 7 Tage
Anormales Laden: bei angegebenem hohen Strom
Erzwungene Entladung: für Mehrzellenreihenpacks
Externer Kurzschluss: bei 20°C und 55°C
Vibration (sinusförmig, 10–55 Hz)

Umwelttests:

Thermischer Missbrauch: 130°C-Ofentest (nur Zellen)
Quetschtest: 13 kN
Falltest: 1 Meter auf Beton
Niederdrucksimulation (Höhe)

Elektrische Schutztests (Pack-Ebene):

Überladungsschutzschaltungsverifizierung
Tiefentladungsschutz
Ladungstemperaturschutz
Entladungstemperaturschutz

Bestehenskriterien für alle Tests: kein Feuer, keine Explosion, keine Leckage über angegebenen Grenzwerten, kein Bersten. Temperatursteigerungsgrenzwerte gelten für bestimmte Tests.

Ablauf & Zeitrahmen

Option 1: CB-Scheme (empfohlen für Mehrmarkt-Einstieg)

Eine unter dem IECEE-CB-Scheme für IEC 62133 akkreditierte Nationale Zertifizierungsstelle (NCB) auswählen. Die NCB stellt einen CB-Prüfbericht und CB-Zertifikat aus.
Muster und technische Dokumentation einreichen (BMS-Schema, Zellenspezifikationen, Lade-/Entladeparameter).
NCB führt vollständige Testsuite durch oder überprüft Daten von einem Nationalen Prüflabor (NTL), das Tests im Auftrag der NCB durchführt.
CB-Prüfzertifikat und CB-Prüfbericht erhalten.
Den CB-Bericht verwenden, um nationale Zertifizierungszeichen in Mitgliedsländern zu erhalten — UL in den USA, CE in der EU (über DoC), PSE in Japan, KC in Korea — typischerweise mit reduziertem oder keinem zusätzlichen Testen.

Chinesische NCBs akkreditiert für IEC 62133:

CQC (China Quality Certification Centre): Die größte chinesische NCB innerhalb von IECEE. Labore in Peking, Shenzhen, Guangzhou. Stellt international anerkannte CB-Zertifikate aus.
CESI (China Electrical Equipment Testing Institute): In Peking ansässige NCB, ebenfalls IECEE-Mitglied.

Andere akkreditierte Labore für IEC 62133 in China: SGS (Shenzhen), Bureau Veritas, Intertek (Guangzhou), TÜV Rheinland (Guangzhou). Diese Labore sind NTLs, die unter NCBs arbeiten; das Zertifikat wird von der NCB ausgestellt.

Zeitrahmen: 6–10 Wochen für Standard-Zell-/Pack-Tests. Komplexe Packs mit benutzerdefiniertem BMS: 10–14 Wochen.

Kosten:

CB-Test bei CQC oder gleichwertigem chinesischem NCB: $3.000–7.000 für einen Standard-LiPo-Pouch-Zellen-Pack
Wiederholungszertifizierung für geringfügige Packänderungen (anderer Zelllieferant, gleiche Chemie): $1.500–3.000
Wenn Zellen bereits ein CB-Zertifikat halten (vom Zellhersteller), wird der Pack-Ebenen-Testumfang reduziert — elektrische Schutztests bleiben, mechanische Tests können erlassen werden: $1.500–3.000

Option 2: Selbsterklärung (nur EU)

Für die CE-Kennzeichnung können Hersteller EN-62133-2-Prüfberichte von einem nach ISO/IEC 17025 akkreditierten Labor verwenden — CB-Zertifikat nicht erforderlich. Dies ist günstiger, wenn nur EU-Konformität benötigt wird. Für US (UL 2054), Korea (KC) oder Japan (PSE) ist jedoch ohnehin separates Testen erforderlich. Das CB-Scheme ist für Mehrmarktprodukte wirtschaftlicher.

Durchführung aus China

Bei der Beschaffung von Batterien von chinesischen Herstellern von Leistungselektronik und portablen Geräten ist der effizienteste Weg, Zellen mit einem bestehenden CB-Zertifikat des Zellherstellers zu verwenden und dann nur Pack-Ebenen-Tests durchzuführen:

Das CB-Prüfzertifikat vom Zellhersteller anfordern (Modellnummer, IEC 62133-2, ausstellender NCB-Name).
Verifizieren, dass das Zertifikat aktuell ist (Zertifikate haben typischerweise 5-Jahres-Gültigkeit, abhängig von Fabrikaudits).
Bestätigen, dass das Pack-BMS innerhalb der getesteten Zellparameter arbeitet.
Pack-Ebenen-Elektroschutz-Tests durchführen: $1.500–3.000.

CATL (18650, prismatisch), ATL (LiPo-Pouch), EVE Energy und BYD pflegen alle IEC-62133-2-CB-Zertifikate für ihre Standard-Zellbereiche. Den CB-Zertifikats-Nummer vom Batterielieferanten anfordern; dann in der IECEE-Online-Datenbank (iecee.org) verifizieren, um Authentizität zu bestätigen.

Häufige Fehler

Die Einbeziehung der Batteriezertifizierungs-Dokumentenverifizierung in die Pre-Shipment-Inspektion erkennt nicht übereinstimmende CB-Zertifikate, bevor Waren China verlassen.

1. „CE-zertifizierte Batterie” als IEC-62133-konform behandeln. CE-Kennzeichnung auf einem Batterieprodukt bedeutet häufig nur, dass UN-38.3-Transporttests durchgeführt wurden — nicht IEC-62133-Sicherheitstests. Dies sind vollständig unterschiedliche Anforderungen. UN 38.3 = sicher für den Transport. IEC 62133 = sicher für den Endgebrauch. Beide sind für CE-gekennzeichnete Consumer-Elektronik mit wiederaufladbaren Batterien erforderlich.

2. Pack-Tests ohne Verifizierung des Zellzertifizierungsumfangs. Wenn das Zell-CB-Zertifikat eine andere Konfiguration (Zellanzahl, Verbindungstyp) als der Pack abdeckt, gilt das Zertifikat möglicherweise nicht. Den Umfang des CB-Zertifikats sorgfältig lesen — es spezifiziert die Testkonfiguration.

3. BMS-Änderungen nicht berücksichtigen. Das BMS-IC austauschen (z.B. von Texas Instruments BQ25895 zu einer günstigeren Alternative) ändert die Schutzparameter. Wenn das BMS-Verhalten außerhalb der unter IEC 62133-2 getesteten Parameter fällt, gilt das bestehende Zertifikat nicht mehr und Nachtests sind erforderlich.