国内外锂离子动力电池安全性技术标准对比分析

杨　杰，张凯庆

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆401122）

国内外锂离子动力电池安全性技术标准对比分析

杨杰，张凯庆

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆401122）

在介绍国内外锂离子动力电池安全性技术标准的基础上，对比分析其主要差异。针对QC/T 743-2006，指出其存在的主要问题并提出相应建议，为该标准的修订提供参考。

锂离子动力电池；安全性；标准

Comparative Analysis on Safety Standards of Lithium-ion Power Battery at Home and Abroad

电动汽车动力电池的安全性关系到人身和财产安全，特别是锂离子动力电池的能量密度和容量越来越大，当以客车为其主要载体时，一旦发生起火或爆炸事故就容易引起群死群伤。随着电动汽车保有量的与日俱增，电动汽车也频发起火事故，引发了社会各界对电动汽车动力电池安全性的担忧和质疑，其技术标准受到世界各国的高度重视。因此，国内外都相继出台了多个锂离子动力电池的安全性技术标准。笔者在对比分析国内外相关标准主要差异的基础上，针对QC/T743-2006［1］，指出其存在的主要问题并提出相应建议，为该标准的修订提供参考。

1　国内外相关技术标准对比

目前，国内外涉及锂离子动力电池安全性的技术标准主要有ISO 12405系列［2-4］、IEC 62660系列［5-6］、SAE J 2929［7］、UL2580［8］和QC/T743［1］，其标准代号、颁布日期、适用范围及技术特点如表1所示。综合对比表1所列技术标准，主要存在以下5个方面的差异。

1）在颁布日期方面：国外标准大多在2011年以后颁布，而国内标准QC/T 743［1］在2006年8月就已颁布，从2009年7月开始作为我国锂离子动力电池的强制性检验依据。

2）在适用范围方面：QC/T 743［1］只针对单体电池及电池模块，范围较窄；国外标准除IEC 62660［5-6］只针对单体电池外，其余标准均涵盖了电池包及电池系统，且UL 2580［8］作为UL认证的依据，涵盖内容全面，既包含了单体电池、电池模块、电池包及电池系统的电性能、环境适用性和安全性方面的要求，又包含了生产线上针对电池组零部件的基本安全测试，如外壳耐燃、金属材料耐腐蚀等，同时在电池管理系统、冷却系统以及保护线路设计方面加强了安全性审查要求［9］。

3）在技术特点方面：除IEC62660系列［5-6］无技术要求外，其余标准都涵盖了试验方法和技术要求两方面内容，且SAE J2929［7］引用了国际上相对成熟的标准方法，是专门针对电池包及电池系统的安全性标准［10］。

4）在技术先进性方面：国外标准大多在2011年以后颁布，相比QC/T743［1］晚了5年左右的时间，不论是考核项目还是测试方法都更加完善、合理，其技术指标也更具先进性。

5）在标准内容方面：SAE J2929［7］相比QC/T 743［1］增加了浸水、火灾模拟、机械冲击等试验内容，能够更好地模拟和评估动力电池的安全性，如表2所示［11］。

表1　国内外相关技术标准对比

表2　SAE J2929相比QC/T 743增加的安全性试验内容

2　存在的主要问题及相应建议

我国从2008年才开始大规模发展电动汽车，磷酸铁锂动力电池也是2008年以后才得以广泛应用，而QC/T743［1］早在2006年就已颁布，标准制定缺乏大量实践基础，从2009年开始作为强制性检验依据实施至今，难免存在一些不足之处［12-13］。QC/T743-2006［1］其存在的主要问题及提出相应建议如下。

2.1标准适用范围有待完善

QC/T743［1］的适用范围仅限于单体电池及电池模块，其试验结果的代表性不强，也不能较好地评估该单体电池及电池模块最终组成电池包及电池系统装车后的总体安全性。

建议：参考国外UL2580［8］等相关标准，有针对性地将电池包及电池系统纳入QC/T 743［1］的适用范围，增强标准的适用性。

2.2标准试验内容亟待加强

QC/T 743［1］的安全性试验项目共13项（单体电池7项，电池模块6项），缺少对于浸水、火灾模拟、机械冲击、热冲击等模拟实车可能运行工况的考核，其试验结果并不能较好地评估动力电池系统的实际安全性。

建议：参考国外相关标准，特别是SAE J2929［7］及UL 2580［8］标准，尽快加强相关试验内容，增强标准考核的有效性。

2.3试验结束条件不尽合理

动力电池之所以起火、爆炸，主要是由于其内部的活性物质及电解液组分之间发生剧烈的化学与电化学反应将产生大量的热量与气体，大量热量致使反应物质达到其着火温度引起起火，大量气体致使电池内压急剧上升且来不及释放引起爆炸。而大量热量与气体从产生到引起漏液、起火、爆炸需要一定的时间，因此，多数动力电池在实际试验过程中并未发生起火、爆炸等情况，而是释放部分气体或产生鼓包现象，待试验结束后随着电池反应的进一步加剧，一段时间后才会发生漏液、起火、爆炸等现象［14］。

建议：参考国外ISO 12405［2-4］、UL2580［8］等相关标准，在针刺、挤压等试验过程中增加一定的保持时间，随后再增加一定的观察时间的试验结束条件；或者对电池温度进行全程监控，待温度恢复常温后才结束试验，以增强标准的合理性，更接近实际情况。

2.4部分技术要求相对落后

对于相同的试验项目，QC/T743的部分技术指标也相对落后。以过充电试验为例，QC/T743最高以9I3电流充电至电压达到10 V即停止试验，要求电池不起火、不爆炸，而SAE J2929以允许的最大充电倍率（钛酸锂电池一般可达到9I3～18I3）进行充电，直到充电设备电压达到上限（一般为10～60 V）或电池与充电设备断开为止。除了要求电池不起火、不爆炸，还要求电池外壳无破裂，且可燃气体浓度小于最低浓度限值。可见，相比QC/T 743，SAE J2929的技术要求更为先进、合理。

建议：参考国外SAE J2929等相关标准，在试验项目和指标方面制定更加先进、合理的技术要求，增强标准的技术先进性，满足不断发展的需求。

3　结束语

依据2012年6月国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》，到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量将力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力将达200万辆、累计产销量将超过500万辆。可以预见，国家及地方政府对电动汽车产业的扶持力度还将持续加大，动力电池的安全性问题势必会更加凸显。国内相关单位应继续加强完善动力电池的标准体系，不断提升其安全性试验检测技术，进而增强动力电池的安全性水平。

［1］QC/T743-2006，电动汽车用锂离子蓄电池［S］.

［2］InternationalOrganization forStandardization.ISO12405-1:2011 ElectricallyPropelled Road Vehicles-test Specification for Lithium-ion Traction Battery Systems-part 1:High Power Applica -tions［S］.International Organization Standardization，2011.

［3］International Organization for Standardization.ISO12405-2:2012 Electrically Propelled Road Vehicles-test Specification for Lithium-ion Traction Battery Systems-part 2：High Energy Applications［S］.International Organization Standardization，2012.

［4］International Organization for Standardization.ISO 12405-3: 2014 Electrically Propelled Road Vehicles-test Specification for Lithium-ion Traction Battery Packs and Systems-part 3:Safety Performance Requirements［S］.International Organization Standardization，2014.

［5］International Electrotechnical Commission.IEC 62660-1-2010 Secondary Lithium-ion Cells for the Propulsion of Electric Road Vehicles-part 1:Performance Testing［S］.International Electrotechnical Commission，2010.

［6］International Electrotechnical commission.IEC 62660-2-2010 Secondary Lithium-ion Cells for the Propulsion of Electric Road Vehicles-part 2:Reliability and Abuse Testing［S］.International Electrotechnical Commission，2010.

［7］SocietyofAutomotive Engineers.SAE J2929-2011.Electric and Hybrid Vehicle Propulsion Battery System Safety Standard-Lithium-based Rechargeable Cells［S］.International Surface Vehicle Standard，2011.

［8］Underwriter Laboratories Inc.UL 2580 Standards for Batteries of Use in EV［S］.ULStandard Designation，2011.

［9］王宏伟，刘军，肖海清，等.国内外锂离子动力电池相关标准对比分析［J］.电子元件与材料，2012，（10）

［10］吴向亮，强毅.电动汽车锂离子动力蓄电池安全标准对比分析［J］.机械工业标准化与质量，2011，（8）

［11］吴向亮.电动汽车锂离子动力电池产品认证技术及评价研究［D］.北京：机械科学研究总院，2012.

［12］杨杰，夏晴，史瑞祥，等.电动汽车动力电池公告检测中存在的问题及建议［J］.客车技术与研究，2011，33（2）：23-25.

［13］杨杰，史瑞祥，张凯庆，等.锂离子动力电池安全性试验检测存在的主要问题分析与建议［C］.2013年中国客车学术年会论文集，2013.

［14］陈玉红，唐致远，卢星河，等.锂离子电池爆炸机理研究［J］.化学进展，2006，（6）

修改稿日期：2014-12-12

YangJie，ZhangKaiqing
（ChongqingVehicle Test&Research Institute，National Coach QualitySupervision&TestingCenter，Chongqing401122，China）

On the basis of introducing safety standards of lithium-ion power battery at home and abroad，their main differences are comparatively analyzed.According to QC/T 743-2006，the authors point out its main problems and put forward the correspondingsuggestions toprovide a reference for revision ofthis standard.

lithium-ion power battery；safety；standards

TM911；U467

B

1006-3331（2015）02-0048-03

杨杰（1982-），男，工程师；主要从事新能源汽车动力电池方面的研究工作。