锂离子电池国标GB 31241-2014与民航运输标准MH/T 1052-2013的比较

董利奎，杨　强(中国民航科学技术研究院，北京100028)

锂离子电池国标GB 31241-2014与民航运输标准MH/T 1052-2013的比较

董利奎，杨强
(中国民航科学技术研究院，北京100028)

介绍了国标GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》与我国民用航空行业标准MH/T 1052-2013《航空运输锂电池测试规范》的主要内容，对二者的实验条件和结果要求进行了详细的比较。虽然GB 31241通过设置更多的实验内容来更全面地对锂电池和锂电池组进行测试，以保证锂电池的安全，但是该标准在样品数量、实验条件等方面与MH/T 1052存在一定差异，因此在航空运输中，锂离子电池和电池组仍需满足MH/T 1052的相关要求。

GB 31241；MH/T 1052；锂电池；航空运输；标准

随着锂电池生产技术的进步和电子产品的普及，锂电池在人们的生活中变得越来越重要。与此同时，由于锂电池自身的特性，有可能会发生起火、爆炸等不安全事件，其安全隐患也逐渐引起了人们对于锂电池安全的担忧。由于锂电池的安全涉及物理、化学、材料、加工等多个行业，与生产、运输、使用等多个环节密切相关，解决锂电池的安全问题涉及的领域多、难度大，因此锂电池的安全问题成为了困扰锂电池行业健康发展的难题。

国家质量监督检验检疫总局于2014年12月5日正式发布了GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》[1]，该标准由工业和信息化部提出，作为国家强制标准，于2015年8月1日正式实施。该标准重点关注不超过18 kg电子产品用锂离子电池和电池组的安全要求[2]，这些要求同样适用于“充电宝”所选用的锂离子电池和电池组。标准的制订参考了国内外众多的锂电池标准[3]，该标准的出台有利于治理目前锂离子电池生产质量良莠不齐的乱象，提高锂离子电池和电池组的安全。

锂电池和电池组的安全包括使用安全和运输安全。与用户使用的单个锂电池相比，集中运输的锂电池数量更多、安全隐患更大，因此锂电池和电池组的运输安全也一直是运输管理部门的关注重点。尤其是随着电子商务的迅速发展和全球贸易的不断进步，要求物流链越来越快捷高效，利用飞机运输的锂电池及含有锂电池的电子产品越来越多，对于航空运输安全的威胁越来越大。目前，对于锂电池起火缺乏有效的灭火手段，单个起火的锂电池极易发生热传递引燃附近的其他锂电池，加上航空运输的特殊性，一旦锂电池在飞机上起火或爆炸，将很可能导致航空安全事故。

我国民航部门于2013年制订并颁布了中华人民共和国民用航空行业标准MH/T 1052-2013《航空运输锂电池测试规范》，为锂电池的安全航空运输提供指导。该项标准由中国民用航空局运输司提出，中国民航科学技术研究院(中国民用航空局航空安全技术中心)负责起草，中国民用航空局发布，于2013年5月1日正式实施。标准制订过程中参考了IATA《危险品规则》、联合国《关于危险货物运输的建议书——实验和标准手册》以及中国民用航空行业标准MH/T 1020《锂电池航空运输规范》等国内外的标准和相关规定，吸取了航空公司、危险品运输条件鉴定机构以及民航管理机构的意见。该标准符合我国国情，并且满足国际、国内航空运输安全的需要。

1 GB 31241与MH/T 1052介绍

1.1GB 31241简介

GB 31241将所有的测试内容分成了实验条件、一般安全要求、环境实验、电安全实验、电池保护电路安全要求和系统保护电路安全要求共6项，如表1所示。其中，针对电池和电池组安全共提出了13项环境实验和11项电安全实验。在13项环境实验中，电池和电池组都需要分别完成其中9项实验，在11项电安全实验中，电池和电池组分别需要完成其中的4项和7项。此外，该项标准还对电池组保护电路安全和系统保护电路安全分别提出了6项和5项实验。对于电池的一致性，国标虽然有所指出，但是并没有提出具体的要求。

?

可以看出，GB 31241在电池、电池组、电池保护电路和系统保护电路等多个方面提出了测试要求，以便多方位考察锂离子电池和电池组的安全性能。

1.2MH/T 1052简介

MH/T 1052《航空运输锂电池测试规范》中规定的测试内容包括电池和电池组测试以及包装件测试两个部分。通常情况下，所有航空运输的锂电池和电池组都需要通过电池和电池组测试，如果包装件中有单独放置的低能量锂电池或锂电池组，还需要通过包装件测试。规范中电池和电池组的测试主要是以UN 38.3为基础，设置了高度模拟实验、温度实验、振动、冲击、外部短路、撞击和挤压、过度充电和强制放电共8个实验项目。包装件测试主要是1.2 m跌落实验。表2为MH/T 1052测试项目。

???? 　?? 　??? ?????????????????? ???? ???????? 　7 　7 ????? 　1 　1

MH/T 1052作为民用航空行业标准，关注重点是锂电池的航空运输安全，在制订时充分考虑了航空运输国际化的特点，吸收了UN 38.3作为标准编制的基础，并提出了包装件的测试要求。该标准对于保障锂电池的航空运输安全具有重要作用，并对锂电池的其他运输方式具有参考价值。

2 GB 31241与MH/T 1052比较

GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》在关注用户使用安全的同时，也着力关注锂离子电池和电池组的运输安全，不过，该部标准与民航运输标准MH/T 1052在具体的实验内容及实验条件上仍然存在一定的差异。

2.1电池和电池组实验项目比较

MH/T 1052将电池和电池组的实验项目分成了8项，模拟了在航空运输中可能出现的气压降低、温度变化、机械振动、撞击挤压等情况，观察在这些情况下电池和电池组的反应，还考察了发生外部短路、过度充电和强制放电过程对电池安全性的影响。在GB 31241中，主要在环境实验和电安全实验中设置了实验项目对电池和电池组在不同运输环境和充放电行为下的表现进行考察，具体实验项目的比较列于表3中。

???? 　??　??? 　?? 　??? ????????? 　T1????? 　T1????? 　??? 　??? ????????? !" 　T2???#$ 　T2???#$ 　％＆amp;’ 　??(’?)*+,?-. 　T3?-.#$ 　T3?-.#$ 　/0-. 　/0-. ?)*+,1234?56 　T4?56#$ 　T4?56#$ 　78?56 78?56 ＆lt;= ???????????????????????????????????????? MH/T 1052 　GB 31241 9?:; ＆lt;= CD56 J?K? ???? 　???? ＆gt;? ?)*+,1234??6@＆gt;? T6??6A＆gt;?#$ 　BB OPE? *?E? :?; 　T5?:?; #$ T5?:?; #$ ??:; :?; *L FGMNK??2H 　T8?MNK?#$ 　B 　MNK? FG*?E??2H 　B 　T7?*E?#$ 　*E? 　*IE?

从表3中可以看出，每一项考察内容上MH/T 1052和GB 31241都有相同或近似的测试项目，对于某些考察内容，GB 31241设置了更多的测试项目，对锂电池或锂电池组的安全性能进行更为全面的测试。

2.1.1高度模拟

GB 31241和MH/T 1052对于空运中会出现的低气压运输条件进行了模拟，都是将电池或电池组放置在真空箱中一段时间，二者设置的具体测试条件和结果判定标准也比较一致，通过观察实验电池或电池组有无起火、爆炸、漏液等现象来判断是否通过测试。不同的是，MH/T 1052还规定，与实验前相比，测试电池或电池组在实验后的开路电压压降不得超过10％。

2.1.2温度实验

对于温度实验，GB 31241和MH/T 1052的设置条件也比较接近，都需要在－40～75℃的温度范围内循环10次，每次都在最高温度和最低温度分别保持6 h。不同的是，GB 31241对电池和电池组分别增加了热滥用测试和高温使用测试。在电池的热滥用测试中，实验箱的温度需要达到(130±2)℃并保持一定时间；对于电池组的高温使用实验，实验箱温度则需要至少达到80℃并保持一段时间。GB 31241这两个实验设置的温度要求更为苛刻。

2.1.3振动实验

MH/T 1052的振动实验条件是利用正弦振动测试的方法，在3个互相垂直的方向上依次进行振动实验，每个方向进行12个循环，各计3 h。在GB 31241中，对方型和软包电池按照3个互相垂直的方向依次进行振动实验，对圆柱型和纽扣型电池只需要在轴向和径向两个方向进行实验。在具体的对数扫频参数设置上，MH/T 1052将超过12 kg大电池组的峰值加速度降低到了2 gn(约25 Hz)，然后保持2 gn的加速度直到频率增加到200 Hz。

2.1.4冲击实验

GB 31241和MH/T 1052都通过半正弦脉冲冲击的方法模拟运输过程中有可能发生的冲击，来考察电池和电池组在冲击作用下的安全性。两个标准中脉冲冲击的峰值加速度均为150 gn，持续时间均为6 ms。不同的是，MH/T 1052将大型电池和电池组的峰值加速度降低到50 gn，持续时间升高到11 ms，并且对于所有的电池和电池组，均在样品3个垂直的正负方向各冲击3次，整个实验中电池和电池组总共冲击18次。而GB 31241对方型和软包装电池和电池组在3个垂直的方向上各进行3次冲击，对于圆柱型和纽扣型电池只需要在轴向和径向两个方向上各进行3次冲击，缩短了实验时间。

2.1.5外部短路

对于外部短路实验，MH/T 1052中电池和电池组设置的温度条件一样，都是(55±2)℃。GB 31241在对电池进行外部短路测试时，设置了常温和高温两个条件，其中高温的温度条件为(55±2)℃，常温的温度条件为(20±5)℃，对于电池组，GB 31241只需要在环境温度下进行外部短路实验即可。对于实验结果的判定，MH/T 1052要求电池或电池组的外壳温度不得超过170℃，而GB 31241要求不得超过150℃。从实验条件上来看，对于电池来说，二者的实验条件较为一致，GB 31241还增加了常温下的外部短路实验，对于温度的要求也更为严格，对于电池组来说，MH/T 1052设置的测试条件更为苛刻。

2.1.6撞击、挤压实验

撞击和挤压是在运输过程中经常发生的情况。在MH/T 1052中，直径大于18 mm的圆柱形电池需要完成撞击实验，直径小于18 mm的圆柱形电池以及棱柱形、袋形和纽扣形电池则需要完成挤压实验。GB 31241要求所有电池都要完成跌落、挤压和重物冲击三个实验，电池组则只需要完成跌落实验。MH/T 1052的撞击实验与GB 31241的重物冲击实验的条件和要求较为一致。二者的挤压实验条件也比较接近，不同的是MH/T 1052要求电池的外部温度不能超过170℃，并在6 h内不能起火。跌落实验是GB 31241中电池和电池组都要开展的实验项目，让满电的电池或电池组从1.0或者1.5 m的高度自由落体跌落于混凝土板上。

2.1.7过充电

MH/T 1052只需要对电池组进行过充实验，GB 31241除对电池进行过充实验外，还需要对电池组进行过压充电和过流充电两个实验。MH/T 1052规定的过充条件是将充电电流增加到最大连续充电电流的两倍，并持续充电24 h。GB 31241对电池的过充实验是使用高于制造商推荐充电电流限值的电流对电池进行充电，然后维持标准中规定的电压进行恒压充电，对于电池组的过压充电是以最大充电电流将电压充至一定的电压值，然后维持该电压进行恒压充电，对于过流充电是以1.5倍的过流充电保护电流进行恒流充电。可以看出，GB 31241对于过充电设置的实验更多，而MH/T 1052的实验时间更长。

2.1.8强制放电

MH/T 1052只要求电池完成强制放电实验。强制放电通过串连至12 V的直流电源进行，初始电流为生产商规定的最大放电电流，放电时间为额定容量除以初始电流。GB 31241也要求电池进行强制放电实验，实验时使用1 CA电流反向充电90 min。GB 31241还要求电池组进行欠压放电、过载和反向充电实验。欠压放电是以最大放电电流恒流放电，过载是以1.5倍的过流放电保护电流恒流放电，反向充电是以推荐充电电流反向充电。GB 31241通过更多的强制放电实验，测试在不同的放电方式下电池组的安全性能。

2.2实验样品数目比较

除了具体实验内容上有所差别外，MH/T 1052和GB 31241在实验样品数目上也不一致。按照标准规定，完成MH/T 1052所有的电池实验共需要40个电池样品，完成所有的电池组实验需要8个电池组样品和20个组成电池芯样品。GB 31241完成所有电池实验总共需要27个电池样品，完成电池组实验需要33个样品。

3 结论

GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》融合了IEC、UL、UN等众多测试方法的特点，通过众多的测试项目来保障锂离子电池和电池组的安全。MH/T 1052作为民航的运输标准，专门关注锂电池的航空运输安全，该标准以国际上航空运输的统一标准UN 38.3为基础，考虑了国内外的实际情况。通过上面的分析可以看出，GB 31241与MH/T 1052在大多数实验中的条件和要求都比较一致；GB 31241还通过设置充电和放电的实验内容来测试电池保护电路和系统保护电路的电安全，MH/T 1052通过1.2 m跌落实验对整个锂电池包装件在运输过程中的包装性能进行了检测；此外GB 31241和MH/T 1052在实验样品数量、某些项目的具体测试条件等方面存在一定差异。总的来说，GB 31241的颁布实施对于提高锂离子电池和电池组的安全具有积极作用，但是，当锂离子电池和电池组进入航空运输环节时，仍需满足MH/T 1052的相关要求。

[1]杨刚.锂离子电池安全国标宣贯会召开，首批企业获颁强制国标认证证书[J].标准生活，2015(1)：8.

[2] 何鹏林，郭子绮，孙建波.锂离子电池安全标准GB 31241-2014浅析[J].中国标准导报，2015(3)：26-29.

[3]何鹏林，王黎雯.《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》解析[J].信息技术与标准化，2015(3)：37-40.

Inter-comparison of lithium battery national standard GB 31241-2014 and civil aviation transport standard MH/T 1052-2013

DONG Li-kui,YANG Qiang
(China Academy of Civil Aviation Science and Technology,Beijing 100028,China)

GB 31241-2014 Lithium ion cells and batteries were used in portable electronic equipment.Safety requirements and MH/T 1052-2013 tests for lithium batteries transported by air were introduced and the test conditions and criteria were inter-compared in details.GB 31241 set up more tests for lithium cells and lithium batteries to determine the safety of lithium batteries,but it differed with MH/T 1052 in the sample numbers and test conditions,so lithium cells and batteries should meet the requirements of MH/T 1052 when transported by air.

GB 31241;MH/T 1052;lithium battery;transport by air;standard

TM 912

A

1002-087 X(2016)01-0221-04

2015-06-10

董利奎(1960—)，男，辽宁省人，学士，主要研究方向为航空运输管理。