IEC 62133-22017+AMD12021 CSV 二次电池和含有碱性或其他非酸性电解质的电池.便携式密封二次锂电池和便携式应用用二次锂电池的安全要求.第2部分锂系统标准立项发展报告

二次电池和含有碱性或其他非酸性电解质的电池——便携式密封二次锂电池和便携式应用用二次锂电池的安全要求第2部分：锂系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SafetyRequirementsforPortableSealedSecondaryLithiumCellsandBatteriesMadefromThemforUseinPortableApplications—Part2:LithiumSystems摘要随着便携式电子设备的普及和新能源产业的快速发展，锂离子电池作为核心储能元件，其安全性问题日益受到全球范围内的广泛关注。IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV（国际电工委员会标准）作为便携式密封二次锂电池及其电池组的国际权威安全标准，为锂系电池的设计、制造、测试和认证提供了全面的技术规范和评价依据。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订历程和应用现状，重点分析了其相较于前版标准（IEC62133:2002及IEC62133:2012）的技术更新要点，包括新增的机械测试要求、修订的持续充电测试规程，以及对运输中电池的安全要求变化。同时，报告对该标准在国际电工认证体系中的核心地位进行了阐述，并详细介绍了标准修订过程中主要参与单位的职责与贡献。最后，报告从标准实施的角度出发，分析了当前面临的挑战和未来的发展趋势，为相关企业和检测认证机构更好地理解和应用该标准提供参考和指导。关键词：锂离子电池；安全要求；IEC62133-2；便携式设备；国际电工委员会；电池认证；标准化Keywords:Lithium-ionbatteries;Safetyrequirements;IEC62133-2;Portableequipment;IEC;Batterycertification;Standardization一、引言锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优异性能，已成为智能手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机、无线耳机、便携式医疗设备及电动工具等各类便携式电子产品不可或缺的能源供给核心。然而，锂离子电池在提供便捷能源的同时，也因含有易燃有机电解液和高活性电极材料，存在过热、起火乃至爆炸的潜在安全风险。近年来，多起涉及便携式电子设备电池安全事故的报道，使全球监管机构、制造商和消费者对锂电池安全性的关注提升至前所未有的高度。在这一背景下，制定统一、科学、严谨且具有全球适用性的锂电池安全标准成为国际标准化工作的重中之重。国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）下属的TC21（蓄电池技术委员会）承担了该项任务，历经多年协调与起草，正式发布了IEC62133-2:2017《二次电池和含有碱性或其他非酸性电解质的电池——便携式密封二次锂电池和便携式应用用二次锂电池的安全要求——第2部分：锂系统》，该标准于2021年经修订形成现行整合版IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV。该标准现已成为国际上最具权威性和应用最广泛的便携式锂电池安全评价依据，是进入全球主要市场的重要通行证之一。二、标准概述与适用范围2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV||发布机构|国际电工委员会（IEC）||所属技术委员会|TC21（蓄电池技术委员会）||发布日期|2017年（初版），2021年7月15日（含修订1的整合版）||标准状态|现行||语言|英语、法语||分类号|碱性蓄电池||国际标准分类（ICS）|29.220.30（碱性蓄电池）|2.2适用范围IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV适用于便携式应用中使用的密封二次锂电池单体（cell）及由该类电池单体制成的电池组（batterypack），涵盖以下具体范围：-电化学体系：锂系电化学体系，包括锂钴氧化物（LCO）、锂锰氧化物（LMO）、锂镍钴锰氧化物（NMC）、磷酸铁锂（LFP）、锂钛氧化物（LTO）及锂镍钴铝氧化物（NCA）等正极材料体系。-产品形态：-单个电芯（cell），包括圆柱形、方形（棱柱形）和聚合物软包形式；-由多个电芯串联或并联组成的电池组；-工业用电池和电池组（在本标准框架下进行安全评价）。-应用场景：便携式电子产品（如手机、笔记本电脑、平板电脑）、便携式家用电器、电动工具（便携式）、医疗设备、测量仪器等。2.3排除范围该标准不适用于以下情况：-非便携式用途的固定式/工业储能系统（适用IEC62619等标准）；-电动道路车辆用电池（适用IEC62660系列或ISO12405系列等标准）；-含有非锂电化学体系的电池（适用IEC62133-1标准）；-燃料电池系统。三、标准技术内容分析3.1标准框架结构IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV在结构上进行了系统性的优化，从原IEC62133:2012（综合版）中完全分离出锂电池的安全要求部分，形成独立的第2部分。标准的主要章节包括：1.范围（Scope）2.规范性引用文件（Normativereferences）3.术语和定义（Termsanddefinitions）4.参数测量和公差（Parametermeasurementandtolerances）5.电气试验（Electricaltests）6.机械试验（Mechanicaltests）7.环境试验（Environmentaltests）8.电池组设计安全要求（Batterypackdesignsafetyrequirements）9.制造商在操作说明中应提供的信息10.标记与标识要求（Markinganddocumentation）11.安全信息和警告3.2核心安全要求与测试项目3.2.1电性能安全测试（1）持续低倍率充电该测试用于验证电池在规定的持续充电条件下不会发生起火、爆炸或电解液泄漏等危险情况。测试条件为在按照制造商规定的充电方法进行后，以1.0It（额定容量的倍率电流）连续充电28天，期间监测试验样品的外观变化和温度。（2）振动测试模拟电池在运输和使用过程中可能遇到的振动环境。测试沿电池的三个互相垂直的轴线方向（包括X、Y、Z轴）进行，振动频率范围为10Hz至55Hz，振幅为0.7mm（或根据IEC60068-2-6规定），扫频速率为1oct/min，每个方向持续振动时间为90分钟。测试后电池应无起火、爆炸、电解液泄漏等危险。（3）高温下外壳应力测试将电池置于70±2℃的高温环境中保持7小时，评估电池在高温环境下外壳的机械完整性，要求电池无变形、无电解液泄漏。（4）温度循环测试从环境温度开始，在-20℃±2℃至75℃±2℃之间进行温度循环变化，进行规定的循环次数后评估电池的安全性。3.2.2机械性能安全测试（1）挤压测试使用一根直径为32mm的刚性杆（半圆柱形）施加垂直于电池板方向（即与电池厚度方向垂直的方向）的压力，压力施加速度为约1mm/s，持续施加至电压下降100mV或压力达到13kN，或变形量达到电池厚度的15%以上（以最早达到的状态为准）并保持该状态10分钟。该测试评估电池在受到外部挤压时的安全性。此测试项目相比前版有了显著变化——原IEC62133:2012的挤压测试方法为使用平板挤压，而IEC62133-2:2017中改为使用半圆柱形刚性杆，以更贴近实际使用中可能遇到的局部受力情形。（2）冲击测试将电池或电池组刚性安装在冲击测试设备上，从规定高度（通常为1m）释放一个质量为9.1kg的重物，对电池施加冲击能量。电池应经受三个互相垂直的轴向（X、Y、Z六个方向）、每个方向各三次的冲击试验。标准中根据电池的尺寸不同，冲击加速度和脉冲持续时间有所不同（对于电芯长度大于或等于180mm的情况，峰值加速度为75gn，脉冲持续时间为6ms；对于小于180mm的情况，峰值加速度为125gn，脉冲持续时间为6ms）。测试后电池应无起火、爆炸。（3）跌落测试电池组应从1m的高度以随机方向跌落至水泥地面上，每个样品进行三次跌落。该测试旨在模拟日常使用中电池组意外跌落的场景。（4）热滥用测试将电池置于自然对流或强制对流的恒温箱中，以规定的速率升温至130℃±2℃，在该温度下保持10分钟后冷却至室温。测试过程中及结束后电池均不得起火或爆炸。3.2.3环境适应性测试（1）低气压测试模拟在高海拔运输环境中（如航空运输）电池所承受的低气压条件。将电池置于11.6kPa的低压环境中保持6小时，评估电池是否出现漏液、起火或爆炸等安全隐患。该测试项目直接呼应了航空运输安全管理的需要。（2）外部短路测试在电池的正负极之间直接连接一个阻值小于20mΩ的外部电阻，使电池处于短路状态。测试应在55℃±5℃的环境温度下进行，短路持续时间应至少持续至电池外壳温度回落到环境温度的范围内。电池在测试后应无起火、无爆炸。3.2.4电池组特定安全要求标准第8章对电池组的设计提出了明确的安全要求，主要包括：-过充保护：电池组应具备过充电保护功能，当充电电压超过规定的最大充电电压时应能及时切断充电回路；-过流保护：电池组应配备过流保护装置，在异常大电流条件下能有效断开电路；-过放保护：应防止电池因过度放电而引起不可逆的性能衰减或安全隐患；-温度保护：对于可能在大电流或高温环境下使用的电池组，应配备温度敏感保护装置；-保护电路的单一故障安全：电池组设计应考虑保护电路单一故障情况下的安全（即冗余设计要求）。3.2.5标识与文档要求标准对电池和电池组的标记提出了明确要求，包括：-电池本体上应标有极性标识（+/-）、型号、额定容量、额定电压、制造商名称或商标；-电池组应标有安全警告标识、制造日期（或批号）等可追溯信息；-制造商应提供安全使用说明书，说明正确的使用、充电、存储和处置方法。3.3与前版标准（IEC62133:2012）的主要技术差异IEC62133-2:2017在继承IEC62133:2012部分测试项目的基础上，引入了诸多重要变化，主要体现在以下方面：|项目|IEC62133:2012（综合版）|IEC62133-2:2017+AMD1:2021||------|--------------------------|----------------------------||标准结构|涵盖镍系和锂系两种体系|拆分为第1部分（镍系）和第2部分（锂系）||挤压测试|平板挤压（平面刚性板施加压力）|半圆柱形刚性杆挤压（更接近局部受力）||强制放电|保留|保留，但部分测试条件进行了细化（针对多电芯串联时的强制放电要求）||持续充电|1.0It充电28天|条件进一步明确（不同体系可能有不同充电电压边界条件）||标识要求|一般性要求|全面细化，增加了警告标记的具体规定||运输安全|未单独要求|增加了与UN运输测试相关的内部短路测试（通过低气压测试）|其中，最具影响力的变化是挤压测试方法的修改以及低气压测试的引入。低气压测试（11.6kPa环境）与联合国《关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》第38.3节关于锂电池运输的要求保持一致，使得IEC62133-2标准的结果能够有效支撑UN运输测试的法规符合性，加强了标准间的协同性。四、标准修订与演进历程4.1历史沿革IEC62133系列标准的编制历程可追溯至2002年发布的首版IEC62133:2002，该标准统一涵盖了含碱性或非酸性电解质的便携式密封二次电池的安全要求，将镍镉、镍氢和锂电池纳入同一标准框架之下。随着锂电池技术的发展和市场需求的急剧变化，IECTC21/WG4工作组启动了标准修订工作，于2012年发布了IEC62133:2012第二版，大幅强化了锂电池的安全技术要求，尤其是机械滥用条件下的安全测试要求。然而，随着锂电池的市场份额和应用范围不断扩大，其安全特性的独特性愈加突出。为了更好地适应不同电化学体系的特点，IECTC21决定将原IEC62133拆分为两个独立的部分：-IEC62133-1:2017：镍系统（镍镉和镍氢）-IEC62133-2:2017：锂系统4.22021年修订（AMD1）IEC62133-2:2017发布后，IECTC21结合标准实施过程中的反馈以及行业技术发展的最新进展，对标准进行了第一次修订，形成了IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV整合版。该修订的主要变化包括：-澄清了部分章节的表述，提高标准的可操作性；-对电池组的保护电路要求进行了进一步细化和补充；-更新了规范性引用文件，确保与最新版本的标准保持一致；-对标记方案进行了优化，使标识信息对终端用户更为清晰。五、标准在国际认证体系中的地位5.1IECEECB体系IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV是IECEE（国际电工委员会电工产品合格测试与认证组织）CB体系（CertificationBodiesscheme）中重要的标准之一。通过CB体系，各成员国的国家认证机构（NCB）可依据该标准对锂电池产品进行测试和评估，并颁发CB测试证书。CB证书作为国际互认的基础文件，可帮助制造商减少在不同国家进行重复测试的时间和成本，极大地便利了产品的国际贸易。5.2与各国/地区法规的呼应IEC62133-2标准在全球范围内与多个主要经济体的法规体系相关联：-欧盟：在欧盟《低电压指令》（LVD，2014/35/EU）框架下，IEC62133-2被列为协调标准之一（依据EN62133-2），符合该标准成为CE标志符合性评定的重要路径之一。-中国：中国的GB31241《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》国家标准在制定过程中参考了IEC62133-2的核心安全理念，同时结合国内产业实际情况增加了部分特定要求。此外，中国质量认证中心（CQC）的锂电池认证同样参考了IEC62133标准。-日本：日本JIS标准体系将IEC62133-2转化为JISC62133-2，作为便携式锂电池进入日本市场的重要依据之一。-韩国：韩国KC认证体系将IEC62133-2纳入其安全标准体系（KC62133-2），适用于便携式电子设备的锂电池安全管理。-东南亚及其他地区：许多发展中国家和新兴经济体（如印度、越南、泰国、巴西等）的锂电池安全法规也在积极采用或转化IEC62133-2。5.3与联合国运输法规的衔接IEC62133-2中新增的低气压测试等要求与联合国《关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》中关于锂电池运输的UN38.3测试要求形成了有机衔接。这不但在技术上完善了便携式锂电池安全评估的完整性，更为电池制造商在全球范围内的空运、海运和陆运合规提供了有力的支撑。六、主要参与单位——IECTC21技术委员会6.1TC21概况IEC62133-2:2017+AMD1:2021CSV标准的制修订工作由IECTC21（蓄电池技术委员会，TechnicalCommittee21:Secondarycellsandbatteries）负责组织开展。TC21成立于20世纪30年代初，是IEC下属负有蓄电池领域标准化职责的核心技术委员会，其秘书处初期由法国承担，后经多次调整。截至目前，TC21的工作范围涵盖碱性、锂