IEC 62660-32022 电动道路车辆推进用二次锂离子电池第3部分安全要求标准立项发展报告

电动道路车辆推进用二次锂离子电池第3部分：安全要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SecondaryLithium-ionCellsforthePropulsionofElectricRoadVehicles–Part3:SafetyRequirements(IEC62660-3:2022)摘要关键词：锂离子电池；电动道路车辆；安全要求；国际标准；IEC62660-3；动力电池；标准化AbstractWiththerapiddevelopmentoftheglobalnewenergyvehicleindustry,thesafetyoftractionlithium-ionbatterieshasbecomeacriticalfactorconstrainingthehigh-qualityadvancementofthesector.InMarch2022,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIEC62660-3:2022*Secondarylithium-ioncellsforthepropulsionofelectricroadvehicles–Part3:Safetyrequirements*,whichsystematicallyspecifiesthetechnicalrequirementsandtestmethodsforthesafetyperformanceofsecondarylithium-ioncellsusedinelectricroadvehicles.Thisreportcomprehensivelyreviewsthestandard'sdevelopmentbackground,compilationhistory,revisionhighlights,coretechnicalindicators,andindustryimpact.Thereportpointsoutthat,buildinguponthepreviousedition,thestandardfurtherstrengthensthesafetyperformanceevaluationrequirementsundermechanicalabuse,thermalabuse,andelectricalabuseconditions,refinestestconditionsandacceptancecriteria,andeffectivelyalignswithUNGTRNo.20andnationalstandardssuchasGB38031.Thereleaseandimplementationofthisstandardholdsignificantguidingimportanceandapplicationvalueforenhancingthesafetyleveloftractionbatteryproducts,facilitatinginternationaltrade,andsupportingthehealthydevelopmentofthenewenergyvehicleindustry.ThisreportalsointroducesthetechnicalcontributionsofSamsungSDI,theprimarydraftingorganization,andoffersprospectsandrecommendationsforfuturerevisionsandthetransformationofthisstandardinChina.Keywords:lithium-ioncells;electricroadvehicles;safetyrequirements;internationalstandards;IEC62660-3;tractionbattery;standardization一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化、推动能源结构转型的时代背景下，电动汽车产业正经历前所未有的快速发展。国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》数据显示，2023年全球电动汽车销量已突破1400万辆，同比增长35%，占全球汽车总销量的18%。中国作为全球最大的新能源汽车市场，2023年新能源汽车产销量分别达到958.7万辆和949.5万辆，连续九年位居世界首位。动力锂离子电池作为电动汽车的核心部件，其安全性直接关系到驾乘人员的生命财产安全与公众对电动汽车的接受度。近年来，动力电池安全事故时有发生，涉及机械损伤引发的起火、过充导致的爆炸、热失控引发的火灾等多种类型。这些事故不仅造成巨大的经济损失，也在一定程度上削弱了消费者对电动汽车的信心。在此背景下，制定科学、严谨、国际统一的动力电池安全标准显得尤为迫切和重要。1.2标准立项的必要性IEC62660系列标准是国际电工委员会针对电动道路车辆推进用二次锂离子电池制定的系列国际标准，由IEC/TC21（蓄电池和电池组技术委员会）归口管理。该系列标准共分为三个部分：第1部分（IEC62660-1）规定性能测试要求，第2部分（IEC62660-2）规定可靠性和滥用测试要求，第3部分（IEC62660-3）则专门针对安全要求进行规定。随着动力电池技术的快速演进和产业规模的持续扩大，2016年发布的IEC62660-3:2016版本已无法充分覆盖新型电池体系（如高镍三元、硅碳负极等）的安全评估需求，同时国际法规环境也在不断变化——联合国世界车辆法规协调论坛（WP.29）于2019年正式发布了UNGTRNo.20《电动车辆安全全球技术法规》，对电动汽车用可充电储能系统的安全提出了更为系统的要求。因此，对IEC62660-3进行修订以保持与国际法规体系的协调一致，成为标准化工作的重要任务。二、标准编制概况2.1编制过程IEC62660-3:2022的修订工作于2018年正式启动，由IEC/TC21下设的WG5工作组负责具体编制工作。来自中国、德国、日本、韩国、美国、法国等主要汽车及电池生产国的专家共同参与了该标准的修订工作。修订过程经历了CD（委员会草案）、DIS（国际标准草案）、FDIS（最终国际标准草案）等阶段，期间广泛征求了各成员国国家委员会及行业利益相关方的意见，经过多轮技术讨论和协商，最终于2022年1月通过成员国投票，并于2022年3月1日正式发布。2.2标准定位与适用范围IEC62660-3:2022适用于电动道路车辆（包括纯电动汽车、混合动力电动汽车及插电式混合动力电动汽车）propulsion用二次锂离子电池单体（cell），规定了在预期使用条件下和可合理预见的误使用条件下电池单体的安全性能要求及相应的试验方法。该标准主要用于评价电池单体在电、机械、热等多因素作用下抵抗安全事故的能力，重点关注电池的“本质安全”水平。2.3主要修订内容与2016年版本相比，IEC62660-3:2022在以下方面进行了重要修订：1.结构体系调整：重新梳理了安全试验项目分类，将试验项目按照电气试验、机械试验和热试验三大类别进行系统组织，便于用户参考使用。2.新增试验项目：增加了部分试验条件下的补充要求，如在不同SOC（荷电状态）条件下的试验规定，以及外部短路试验中对于短路电阻值的细化要求。3.试验条件优化：对环境温度、试验持续时间等参数进行了复核和调整，使其更贴近实际使用场景。4.与国际法规协调：充分参考了UNGTRNo.20对可充电储能系统的安全要求，增强了标准的国际协调性。5.术语定义更新：对部分术语进行了修订和新增，如对"热失控"、"热扩散"等概念进行了更精准的定义。三、标准主要内容3.1试验条件总则标准对各试验项目规定了统一的试验条件要求，主要包括：环境条件：除非另有规定，试验应在温度23℃±5℃、相对湿度不超过75%的环境下进行。对于需要特定温度条件的试验项目，标准给出了明确的环境温度允差要求。试验电池准备：电池单体在试验前需要进行规定的预处理循环，以确保电池处于可重复的初始状态。预处理循环通常包括一定次数的标准充放电循环，以激活电池性能。荷电状态（SOC）设置：标准针对不同的试验项目规定了相应的初始SOC条件。例如，外部短路试验通常在100%SOC下进行，而过充电试验则需在完全放电状态下开始充电。SOC的准确设置对于试验结果的可靠性和可重复性至关重要。3.2电气安全试验电气安全试验是评估电池在电气滥用条件下安全性能的重要环节，主要包括以下试验项目：外部短路试验：模拟电池正负极在外界导体连通下发生短路的情形。标准规定短路电阻应不大于5mΩ，短路持续时间应持续至电池电压降至较低水平或达到规定的截止条件。试验过程中应监测电池电压、表面温度和外观变化，判定电池是否发生起火、爆炸等危险现象。过充电试验：评估电池在充电管理系统失效时承受过度充电的能力。试验以标准规定的充电方式持续充电至规定截止条件或电池失效为止。对于不同正极材料的电池体系，标准给出了差异化的试验截止条件要求。过放电试验：模拟电池被过度放电至低于制造商规定的最低截止电压的情形。该试验用于评估电池在深度放电状态下的安全特性及后续充电接受能力。强制放电试验：针对串联电池组中个别电池被其他电池反向充电的情形而设计的试验项目。试验中通过外部电源迫使试验电池反向放电至规定的深度。3.3机械安全试验机械安全试验用于评估电池在机械滥用条件下的安全性能，包括：挤压试验：模拟车辆碰撞等事故中电池受到挤压变形的场景。标准规定了挤压板的形状尺寸、挤压速度、挤压力或挤压变形量等关键参数，并要求在挤压过程中保持规定的持续时间。试验判定准则要求电池在挤压过程中及挤压后不起火、不爆炸。冲击试验：模拟电池受到瞬时机械冲击的情形。标准规定了冲击加速度波形（半正弦波）、峰值加速度、脉冲持续时间等参数要求。跌落试验：模拟电池在安装、维护或事故中从一定高度跌落的场景。标准规定了跌落高度、跌落面材质等要求。振动试验：模拟车辆行驶过程中电池承受的振动环境。振动试验的频率范围、加速度幅值、试验方向及持续时间均有明确规定。3.4热安全试验热安全试验评估电池在热滥用条件下的安全性能，主要包括：高温试验：将电池置于规定的高温环境中存放一定时间，评估电池在持续高温暴露下的安全性。标准规定了试验温度（通常为130℃或更高）和存放持续时间。温度循环试验：模拟电池在温度交变环境下的使用情形。试验在规定的最高温度和最低温度之间进行循环切换，评估电池在热应力反复作用下是否出现安全问题。热稳定性试验：采用热箱法或ARC（加速量热仪）方法评估电池材料体系的热稳定性特征，特别是评估电池在逐步升温条件下发生热失控的起始温度及剧烈程度。四、主要修订单位介绍4.1三星SDI株式会社三星SDI（SamsungSDICo.,Ltd.）作为IEC62660-3:2022修订工作的主要起草单位之一，在标准编制过程中发挥了重要的技术引领作用。三星SDI成立于1970年，总部位于韩国首尔，是韩国三星集团旗下专业从事能源解决方案的企业。公司业务覆盖锂电池、电子材料两大板块，在小型锂电池、汽车动力电池和储能系统电池领域均处于全球领先地位。根据SNEResearch发布的数据，2023年三星SDI在全球动力电池市场占有率约为5.6%，位居全球第六位。在IEC62660-3标准的修订过程中，三星SDI承担了多项关键技术工作。公司派遣资深电池安全专家深度参与WG5工作组的历次会议，在试验方法的合理性评估、试验参数的确定以及判定准则的制定等方面贡献了大量基于实际产品设计验证数据的技术输入。特别是在机械安全试验条件的优化方面，三星SDI基于其在方壳电池（方形电池）产品上积累的大量安全性测试数据，为挤压和冲击试验参数的修订提供了重要的实证支撑。三星SDI在动力电池安全技术研究方面有着深厚积累。公司建立了从材料层级到电芯层级再到系统层级的全链条安全评价体系，在热失控机理研究、安全防护结构设计（如专利的"超级安全"技术）等方面开展了大量开创性工作。这些技术积累为IEC62660-3标准的技术内容完善提供了有力支撑，同时也使公司在标准实施过程中能够充分理解并有效落实各项技术要求。五、标准实施意义与应用前景5.1对行业的指导意义IEC62660-3:2022作为动力锂离子电池安全评价的权威国际标准，为全球动力电池制造商、整车企业及相关检测认证机构提供了统一的技术依据。标准的实施有助于：1.提升产品安全水平：通过标准化的安全评价方法，促使电池制造企业在产品设计和制造过程中系统性考虑安全因素，从源头降低安全风险。2.促进国际贸易便利化：采用统一的国际安全标准，有利于消除技术性贸易壁垒，促进动力电池及其相关产品的跨境流通。3.支撑法规制定与实施：为各国制定动力电池安全法规和强制性标准提供技术参考，推动全球动力电池安全监管制度的协调统一。5.2与相关标准的协调关系IEC62660-3:2022与以下标准法规形成了相互支撑、协调一致的关系：-UNGTRNo.20：该全球技术法规从整车层面规定了电动汽车安全要求，其关于可充电储能系统（REESS）的安全性要求与IEC62660-3的电池单体安全要求形成互补关系。-GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》：我国强制性国家标准，在制定过程中充分参考了IEC62660系列标准的技术框架，同时在试验项目设置和判定准则方面结合中国实际情况进行了适应性调整。-ISO12405系列标准：规定了电池包和系统级别的测试要求，与IEC62660系列（电池单体级别）共同构成完整的多层级安全评价体系。5.3推广应用建议针对IEC62660-3:2022的推广实施，提出以下建议：1.加快标准转化工作：建议我国相关标准化技术机构密切关注该标准的修订内容，适时启动国家标准采标或参考转化工作，保持我国动力电池安全标准与国际标准的同步更新。2.强化标准宣贯培训：针对电池制造企业、检测机构等标准使用方开展系统的标准宣贯和技术培训，确保相关方充分理解标准要求并正确执行试验方法。3.加强国际合作：依托IEC/TC21平台，积极参与后续标准修订工作，将中国在动力电池安全领域的研究成果和实践经验贡献于国际标准制定过程，提升中国在动力电池国际标准化领域的话语权。六、结论与展望IEC62660-3:2022《电动道路车辆推进用二次锂离子电池第3部分：安全要求》的发布实施，是动力电池国际标准化工作的重要里程碑。该标准在系统性、协调性和可操作性方面均实现了显著提升，为全球动力电池安全评价提供了科学、统一的技术规范。展望未来，随着新型电池技术（如全固态电池、钠离子电池等）的快速发展以及动力电池回收利用产业的逐步成熟，IEC62660-3标准仍面临持续修订完善的需求。预期未来标准的发展方向将包括：1.扩展新型电池体系的安全评价方法：针对全固态电池、锂硫电池等新型电化学体系，开发适应的安全试验方法。2.强化数据驱动的方法学：结合大数据分析和人工智能技术，发展基于失效模式与影响分析的安全评价新方法。3.深化与整车安全要求的衔接：进一步加强电池单体安全评价与系统级、整车级安全要求之间的关联性分析。4.关注全生命周期安全：将电池老化状态对安全性能的影响纳入考量，推动安全评价从"初始状态"向"全生命周期状态"扩展。中国作为全球最大的动力电池生产国和使用国，应当深度参与IEC62660系列标准的后续演进工作，加强动力电池安全基础研究和测试评价能力建设，推动中国标准和国际标准的协调发展，为全球新能源汽车产业的安全可持续发展贡献中国智慧和中国方案。参考文献[1]IEC62660-3:2022,Secondarylithium-ioncellsforthepropulsionofelectricroadvehicles–Part3:Safetyrequirements[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2022.[2]IEC62660-1:201