给电瓶车锂电池套上“紧箍咒”！主要起草人解读强制性新国标

  日期：2024-09-11 作者: 成功案例

  为提升电瓶车用锂离子蓄电池质量安全水平，促进行业安全发展，由工业与信息化部组织起草的《电瓶车用锂离子蓄电池安全技术规范》（GB 43854-2024，以下简称《技术规范》）强制性国家标准已由市场监管总局（国家标准委）于2024年4月25日发布，并于2024年11月1日正式实施。

  锂离子蓄电池在电瓶车上的应用，能够有效解决电瓶车轻量化、美观化、环保的需求与花了钱的人电池单位体积内的包含的能量、骑行里程要求逐步的提升之间的矛盾。当前，国内市场主要品牌的电瓶车新车型中，配备锂离子蓄电池的比例已超越20%。

  然而，随市场的升级和增长，由电瓶车，特别是锂电池电瓶车引发的安全事故数量日渐升高。据国家消防救援局发布的多个方面数据显示，2023年全国共接报电瓶车火灾2.1万起，比2022年增加17.4%。这些事故造成重大人身财产损害，社会影响巨大。

  因此，有必要制定符合我国国情的强制性国家标准，为电瓶车用锂离子蓄电池的产品设计、生产、销售和使用等环节提供统一、规范的技术支撑，保障消费者生命财产安全，促进行业安全有序发展。

  《技术规范》的制订以《电瓶车用锂离子蓄电池》（GB/T 36972-2018）为基础，筛选保留部分安全要求项目，同时增加单体电池安全、电池组热扩散等重要考核要求。充分遵循已发布标准《电瓶车安全技术规范》（GB 17761-2018）中关于电瓶车用蓄电池的条款要求，即标称电压48伏以内；同时考虑《电瓶车电气安全要求》（GB 42295-2022）和《电瓶车用充电器安全技术方面的要求》（GB 42296-2022）等强制性标准的要求，即与温度异常报警、互认协同充电等项目协调一致，从而为行业健康发展提供一个公平竞争的市场环境，持续提升产品质量水平，特别是提高对消费的人的生命财产安全保障水平。

  《技术规范》仅适用于《电瓶车安全技术规范》中规定的、最大输出电压不超过60伏的电瓶车用锂离子蓄电池，不适用于电动滑板车、平衡车、电动摩托车、电动三轮车等车辆使用的锂离子蓄电池。同时，型式试验的样品与交付产品均不得使用梯次利用电池。

  《技术规范》规定了6项单体电池的测试项目和22项电池组的测试项目。单体电池安全项目：标志、过充电、过放电、外部短路、热滥用、针刺。电池组电气安全项目：静电放电、过放电、过充电、过流放电、外部短路、温度保护、绝缘电阻。电池组机械安全项目：挤压、加速度冲击、振动、自由跌落、提把强度。电池组环境安全项目：低气压、温度循环、浸水、盐雾、湿热循环、阻燃性。人身安全项目：热扩散。充电功能安全项目：互认协同充电。数据采集项目：数据采集。电池组标志项目：标志。

  （1）过充电。单体电池在过充的情况下，有可能发生热失控，其产生的热量会传递到相邻电池，从而造成整个电池组的热失控，引发起火爆炸。项目考核单体电池耐过充的能力，要求单体电池过充至1.5倍正常单体电池充电限制电压或充电总时间达到一个半小时，单体电池应不起火、不爆炸。

  （2）针刺。单体电池长时间运行后，电池里面极可能会产生枝晶造成内部短路，单体电池的生产缺陷如车间粉尘、金属颗粒、毛刺等也可能会引起短路。同时，电池在使用的过程中也可能遭遇针刺等情况。基于上述可能发生的场景，增加针刺项目以检验单体电池里面短路时的安全性。

  单体电池针刺测试（25毫米/秒）可对电池的安全性作出有效筛选。目前市场上高镍体系三元锂电池很难通过上述测试。因此，该体系材料锂电池今后将难以应用在电瓶车领域。

  （1）过充电。过充电测试是国内外锂电池安全标准中的基本测试项目，电池组过充也是使用过程中有几率发生的场景。滥用充电器、过长时间充电等都会造成过充电。持续的充电使电池内压超限，壳体发生破裂，隔膜收缩变形，其内部结构崩塌，电池发生热失控，从而引起电池起火爆炸。《技术规范》要求电池在正常条件和单一故障条件下分别满足过充保护，这样可大大降低过充导致电池组起火爆炸的风险，保障人员的安全。

  电池组的过充电试验在正常工作条件和保护元器件单一故障条件下都要进行，因此电池组在大多数情况下要采取双重过充保护设计才能满足测试要求。

  （2）外部短路。短路是导致锂电池起火的重要原因，往往与电池内隔膜被穿透有关。电池组发生外部短路时，大电流会导致电池组持续放热，高温下隔膜收缩，会造成起火爆炸。

  《技术规范》要求电池组在正常条件和单一故障条件下分别满足外部短路保护，电池组在发生外部短路时不起火、不爆炸。电池组的外部短路试验在正常工作条件和保护元器件单一故障条件下都要进行，因此电池组在大多数情况下要采取双重短路保护设计才能满足测试要求。

  （3）温度保护。温度保护测试包含高温保护和低温保护，电池在高温或低温度的环境中充电，会影响电池的化学平衡，导致电池发生产气、析锂等现象，进而影响电池的循环寿命和安全。《技术规范》设置高温、低温充电保护要求。

  同时，依照国家规定，要求电瓶车在室外进行充电，增加低温充电保护要求。这是由于在低温度的环境下给锂电池充电，会导致锂离子在负极析出，长出白色的锂枝晶。随着锂电池使用时间增加，形如树杈的锂枝晶会不断生长。一旦锂枝晶尖锐的“枝头”刺穿隔膜，就会使正负极相连，引发短路，导致电池剧烈升温、起火甚至爆炸。因此《技术规范》增加了低温充电保护要求，考核电池组在低温度的环境中充电的安全问题。

  （4）静电放电。静电都会存在于人体及各类物品，对电子科技类产品（如电池组保护设施）存在极高的潜在危害、损坏可能。该项目要求过放电、过充电、温度保护、外部短路、低气压、过流放电项目试验前，进行静电放电试验。标准引用《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》（GB/T 17626.2）对电池组安全保护设施进行该试验，对进一步提升电池组安全保护设施的可靠性和设计制造工艺非常重要。

  （1）振动。电瓶车振动工况较四轮车更严苛，振动项目根据电瓶车的路况调研和路谱采集情况，新增实际采集路谱进行等效公里数寿命振动，考虑到产品使用生命周期当中承受到的机械损伤和使用场景，验证电池组在使用全生命周期当中的防护性能，要求电池组在振动结束后进行1次标准放电和标准充电，并对该电池组做浸水测试。

  （2）提把强度。该项目要求电池组的提把能承受4倍电池组重量的压力，并保持1分钟，确保电池组提把可靠、牢固，确保消费者日常的使用安全。

  （3）加速度冲击。加速度冲击标准明确脉冲时间为6毫秒，1 50个重力加速度，在电池组3个相互垂直的方向各承受6次等值冲击，有必要注意一下的是6次等值冲击包括3次正方向、3次负方向。

  （1）高低温冲击。以《电瓶车用锂离子蓄电池》（GB/T 36972-2018）标准为基础，参考《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB 38031-2020）标准，考虑到电池组的实际使用状况较电动车用电池更恶劣，将最高温度设置为72摄氏度，每个温度的静置时间为6个小时，循环10次。

  （2）阻燃性。锂电池燃烧速度之快，往往让人措手不及。锂电池组起火30秒后，火焰温度就会升至300摄氏度，点燃电瓶车上诸多塑料部件，释放出一氧化碳、硫化物等大量有毒有害化学气体。人吸入这些气体后，数十秒便可出现头晕、恶心等症状。

  为防止因电池组热失控，对电池组其他非金属材料造成二次连锁燃烧反应，《技术规范》要求非金属壳体一定要达到阻燃V0等级，印制板一定要达到阻燃V1等级；同时，电池组内部导线一定要达到《电工电子科技类产品着火危险试验第5部分：试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则》（GB/T 5169.5-2020）中针焰试验的有关要求。这就要求电池组导线应使用阻燃性材料，以降低发生火灾后火焰蔓延速率。

  首次在电瓶车用锂离子蓄电池标准中引入热扩散项目。电池单体发生热失控时热量会通过不同方式传递到相邻电池单体，单个电池热失控可能传播到周围的电池单体，引起连锁反应，热扩散时形成的烟雾、火灾和爆炸直接威胁电瓶车驾乘和使用人员安全。该项要求旨在考核电池热扩散控制能力，为预警和驾乘人员安全提供保障，给予驾乘人员一定的逃生时间。

  电池组的热扩散测试要求电池组在发生热失控报警后5分钟内，应不起火不爆炸，这就要求电池组或自行车配备电池组热失控报警功能。使用人员在听到热失控报警后，应立即远离现场。

  《技术规范》考虑增加电池组的充电功能安全项目（互认协同充电），充电器与电池组握手成功后才能充电，保证“一车一池一充”，降低因充电器不匹配引起的火灾风险。

  数据采集可以为电池管理系统提供电池组系统的实时数据，从而支持后续的电池组状态分析，控制和保护。为进一步保障电池系统的安全，提高电池性能和寿命，确保车辆的安全性和稳定能力，《技术规范》规定电池组在充电、放电过程中应实时采集电池电压、电池组电压、温度、电流，这就要求电池组配备管理系统对电池组运作情况进行实时监控。

  要求电池组编码标识采用耐高温（950°C）材质，这样即便发生火灾也能够直接进行追溯。同时制造商要在电池组上清晰标明“安全使用年数的限制”，以提醒用户及时淘汰老旧电池。

  为进一步加强电瓶车行业管理，全方面提升电瓶车生产、销售、使用、充换电、报废回收等各环节安全水平，政府有关部门采取了多种措施。

  工业与信息化部、国家市场监督管理总局、国家消防救援局联合印发《电瓶车行业规范条件》和《电瓶车行业规范公告管理办法》。《电瓶车行业规范条件》在强化标准、产品质量保障方面，要求锂离子蓄电池、铅蓄电池、电动机等关键零部件均应符合相关国家或行业标准；在强化企业内部管理制度方面，要求企业应设置质量管理部门，配备专员按照工作制度执行相关质量工作安排；在检测设备与检验测试能力方面，要求企业应具有充电器、电池等关键零部件的检测能力。

  国务院办公厅印发《电瓶车安全风险隐患全链条整治行动方案》，方案中明确提到将对电瓶车蓄电池等核心部件纳入强制性产品认证管理范围；也明白准确地提出落实互认协同的要求，推行“一车一池一充一码”。

  ●来源：中国应急管理杂志2024年第4期 原标题《电瓶车用锂离子蓄电池安全技术规范解读》

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