构筑锂离子电池的多层安全防护体系:从源头到终端
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古鑫电子

锂电池安全是一项关乎全产业链的系统工程,在全球锂电池产业链中,锂电池安全依赖一套从生产到运输的多层次、跨地域防护体系。目前尚无单一的全球生产管制文件,实际监管由国际标准、各国法规与行业规范共同构成的复合框架承担。

一、生产层面:

锂电池的全球市场准入依赖于一个环环相扣的合规体系,主要涵盖以下三个关键层级:

第一层:国际通行证——IEC 62133-2标准

IEC 62133-2是锂电池安全领域公认的“国际通行证”,也是全球最重要的基础安全标准。该标准不关注生产过程,而是通过对最终产品进行一系列严苛测试来验证其在正常与故障状态下的安全性。

凭借其广泛的国际认可,IEC 62133-2不仅是进入全球市场的首道技术门槛,更被直接纳入国际电工委员会(IEC)的CB体系。该体系覆盖美国、德国、中国、日本、韩国、欧盟、澳大利亚、巴西、印度等50多个成员国。制造商通过一次CB测试取得报告,即可以此为基础,高效地转换为当地认证(例如美国的cTUVus或韩国的KC认证),从而大幅简化全球市场准入流程。

第二层:生产许可——本土强制性规范

安全的电池不仅源于严谨的设计,更需要可靠的生产保障。这要求制造商必须严格遵守生产所在国的强制性规范。以中国为例,锂电池供应商必须符合AQ7017-2025《锂离子电池生产安全规范》。该规范对生产制造环节提出了具体的技术要求,核心包括:

a.粉尘与溶剂控制:涂布车间需配备24小时浓度监测与强力排风系统,以抑制NMP溶剂蒸气风险。
b.产尘工序管理:激光焊接等工序需使用配备温度监控、火花探测与自动泄爆装置的专用除尘设备。
c.能量管控:注液与化成等高风险工序必须在防爆隔离与全自动化环境下进行,且成品电池的荷电状态(SOC)在出厂时须控制在70%以下。
d.仓储安全:仓库需实施全天候温湿度监控,并建立故障电池隔离处理机制。

第三层:市场准入——目标市场认证

在满足前述层级的基础上,也必须满足目标市场当地的认证与法规要求。各国法规通常在认可基础安全标准的同时,叠加了本地化的额外要求。例如:

国家

认证标准

图标

中国-CCC

GB31241:2022

 

北美-UL

UL2054、UL2056、UL2271、UL(2054+62368)Recognized/Listed、

UL(2056+62368)Recognized/Listed、

UL(2054+62368)+CB(IEC62368)、

UL(2056+62368)+CB(IEC62368)、

UL 62368 Recognized/Listed、

UL2054 Listed、

UL2056 Listed

 

俄罗斯-GOST R

GOST R 12.2.007.12-88

GOST R IEC 62133-2004

GOST R IEC 61960-2007 (Sc. 53.7.1, 7.2, 7.6)

欧盟-CE

EMC(EN55022+EN55024 或 EN61000-6-1+EN61000-6-3)、LVD/AOC(EN62133-1)、LVD/AOC(EN62368)

日本-PSE

JIS8712-2006 JIS8714-2007

韩国-KC

KC Safety standard K62133

越南-MIC

IEC 62133 or QCVN 101:2016/BTTTT,CB of IEC 62133 can be accepted

印度-BIS

IS 16046:2018

其他

...

...

总之,进入不同国家都必须获得其目标市场的特定认证,这是产品在当地合法销售的最后一道认证防线,也是必不可少的关键环节。

二、运输层面

合格的电池产品走下生产线进入运输端,同样需要跨越一道强制性的安全门槛——UN38.3认证。这是贯穿所有运输环节(包括空运、海运及公路运输)的统一要求,确保电池在运输过程中的安全。

1.运输前

电芯或电池组在进入运输阶段前,必须通过基于联合国《试验和标准手册》的UN38.3认证,其核心是完成以下八项严苛测试,以充分验证电池在运输过程中的稳定性与安全性。以下是这八项测试的简要说明:

a.高度模拟试验:在压力≤11.6kPa的低压环境下进行测试,模拟非增压飞机货舱在万米高空的真实环境,检验电池是否因低压而发生漏液、排气或破裂。
b.温度试验:要求电池在+72℃至-40℃的极端温度之间进行快速循环冲击,通过剧烈的温度变化评估其密封完整性和内部连接的可靠性。
c.振动试验:模拟运输过程中的持续振动环境,通过特定频率和振幅的正弦波振动,检验电池结构完整性,防止因长期振动导致内部短路。
d.冲击试验:在三个互相垂直的方向上承受高加速度的半正弦波冲击,模拟运输中可能遇到的剧烈碰撞和粗暴装卸场景。
e.外短路试验:在55±2℃环境下将电池正负极用低阻值导体短接,模拟电池外部被金属物件意外短路的极端情况,检验其防爆和防火能力。
f.撞击/挤压试验:通过机械撞击或平面挤压模拟可能造成内部短路的物理破坏,检验电池在遭受剧烈机械冲击时的安全性能。
g.过充电试验:针对可充电电池组,使用2倍额定参数进行强制过充电,模拟充电电路失效的极端情况,评估其安全防护能力。
h.强制放电试验:针对可充电电芯,在完全放电后强制进行反向放电,模拟电池被错误使用的场景,检验其安全耐受性。

2.运输实操规范-基于UN38.3认证的后续流程

通过UN38.3认证是电池运输的强制性前提。在实操中还必须严格遵循以下国际规则和包装要求:

类别

具体要求

适用规则

1.空运须符合IATA《危险品规则》(DGR);
2.海运须符合IMO《国际海运危险货物规则》(IMDG Code)

包装要求

1.除非已安装在设备中,电池必须采用防短路的单独内包装(如独立塑料袋或隔断);
2.内包装须置于符合UN性能标准、坚固耐用的外包装内

标记与标签

1.外包装上须清晰粘贴包含正确UN编号(如锂离子电池为UN3480,锂金属电池为UN3090)及24小时紧急联系电话的锂电池标记;
2.同时须粘贴醒目的第9类危险品标签

随货文件

1.化学品安全技术说明书(MSDS/SDS):提供电池的化学成分、物理特性及安全处理信息;
2.运输条件鉴定报告:由权威机构出具,该报告的核心依据即为UN38.3测试结果,用以证明电池已通过安全认证,符合运输条件

需要注意的是,基于UN38.3认证出具的货物运输条件鉴定书(包括航空、航海)及MSDS等文件均具有明确的有效期。具体而言,货物运输条件鉴定书通常仅限当年有效,其有效期统一截止到每年的12月31日,并需在次年1月1日起强制更新使用新版本文件。这意味着相关企业必须建立规范的年度更新计划,在每年年底前完成上述文件的重新申请与备案,以确保其运输资质在新的一年里持续有效,避免供应链中断。

综上所述,锂电池安全是一个贯穿设计、生产、仓储、运输乃至回收全生命周期的系统工程。它既依赖于各国严格的生产标准(如中国的AQ7017)在工厂层面的扎实落地,也离不开对IEC 62133-2等国际基础安全标准及全球各国市场准入法规的协同遵守。通过这种环环相扣、多层防御的体系,能够系统地管控和最大限度地降低锂电池自身潜在的化学风险对人带来的危险。

三、安全无止境:产业链与使用者须知的最后一道防线

锂电池安全不仅是制造商的责任,更是一条需要产业链上下游和终端消费者共同守护的防线。

对于产业链参与者(品牌方、集成商等)而言,做出负责任的选择是首要原则。这意味着在产品设计和生产阶段,应优先选购和使用通过IEC 62133-2、UN38.3等权威认证的合规电芯与电池包。从源头把控质量,是规避风险、保护消费者安全最有效的一环。

同时,安全的最终实现也离不开消费者的正确使用。以下这些日常习惯至关重要:

a.使用原装配件:避免使用不匹配或劣质的充电器。
b.养成良好充电习惯:避免边充电边高负荷使用设备(如玩游戏),也尽量不要让设备整夜过度充电。
c.防止物理伤害:避免电池受到撞击、刺穿或与金属物品(如钥匙)共同存放,以防内部短路。
d.远离极端环境:切勿将电池或设备长时间暴露于高温环境下,例如夏季密闭的车内。
e.关注电池状态:如果发现电池明显鼓包、过热或性能急剧下降,应立即停止使用。

总之,从锂电池制造商到最终用户都履行起自己的责任,才能最大限度地发挥整个安全体系的作用,共同营造一个更安全的锂电池使用环境。

四、关于古鑫

综上所述,锂电池的安全并非偶然,而是生产端强制性技术规范与运输端国际化统一标准协同作用的结果。这套严谨的体系是保障全球锂电池供应链安全、可靠运转的基石。

古鑫对安全的承诺始于源头。上述所有复杂的生产管控措施与严苛的运输认证标准,早已不是我们需要被动应对的挑战,而是融入我们日常运营的基本准则。从电芯选型到成品出厂,从文档准备到物流交付,我们致力于将合规性与安全性转化为我们为客户提供的核心价值之一。

我们坚信,卓越的安全能力,是构建可持续供应链的基石,也是我们给予合作伙伴最坚实的承诺。

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