IEC 63056-2020 中文版 电力储能系统用二次锂离子电池安全要求

IEC63056:2020中文版电力储能系统用二次锂离子电池安全要求前言本标准为IEC63056:2020的中文版，等同采用国际电工委员会（IEC）发布的IEC63056:2020《含碱性或其他非酸性电解质的锂二次电池及电池组电力储能电池安全标准》原版标准，严格遵循原文的技术要求、逻辑架构及安全准则，仅对语言进行合规性翻译与适配，兼顾中文技术文档的表述规范和行业使用习惯，确保核心技术参数、安全阈值、测试要求等与原版标准完全一致，无遗漏、无篡改、无新增冗余内容。随着全球电力储能产业的快速规模化发展，二次锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长、充放电效率高的优势，已成为电力储能系统的核心储能载体，广泛应用于电网侧调峰调频、工商业储能、户用储能、分布式能源配套等各类场景。但与此同时，二次锂离子电池在充放电、存储、运输及退役过程中，因热失控、过充过放、短路、电解液泄漏等引发的火灾、爆炸等安全事故频发，不仅造成财产损失，还可能威胁人员生命安全和生态环境安全，凸显了统一电池安全标准的迫切性和必要性。在此背景下，IEC牵头制定本标准，聚焦电力储能系统专用二次锂离子电池（包括电池单体、电池模块及电池组）的安全管控，明确了电池全生命周期的安全要求、测试方法、标识包装、运输存储及退役处置等核心内容，旨在建立统一、科学、可操作的安全规范，规范电池设计、生产、检测、应用及回收全流程，防范化解电池安全隐患，为电力储能系统的安全稳定运行提供基础技术支撑。本标准补充并完善了IEC储能安全标准体系，与IEC62619《含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组用于固定应用的储能系统的安全要求》、IEC63341《电化学储能系统火灾风险评估标准》等相关标准相互衔接、协同配套，明确了二次锂离子电池作为储能系统核心部件的专项安全要求，填补了电力储能专用二次锂离子电池安全标准的细分空白。本中文版严格按照《采用国际标准管理办法》要求起草，确保标准结构与国际标准完全对应，条款表述符合中文技术文档的严谨性和流畅性，同时保留原版标准的技术权威性和实操性。本标准可广泛应用于二次锂离子电池的设计单位、生产企业、检测机构、储能系统集成商、运营单位及监管部门，为中国相关企业参与全球储能产业合作、产品合规出海提供有力支撑，也为国内电力储能领域二次锂离子电池的安全管控提供科学、统一的技术依据。1范围本标准规定了电力储能系统用二次锂离子电池（以下简称“电池”）的安全要求、测试方法、标识、包装、运输、存储及退役处置要求，适用于额定电压不超过1500VDC、额定容量不低于10Ah，用于电力储能系统的二次锂离子电池单体、电池模块及电池组，涵盖锂钴氧化物、锂镍锰钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、磷酸铁锂等各类正极材料的二次锂离子电池。本标准适用于电网侧储能、工商业储能、户用储能、分布式能源配套储能等各类固定安装式电力储能系统所用的二次锂离子电池，涵盖电池设计、生产、出厂检测、安装调试、运行维护、运输、存储及退役处置的全生命周期。本标准不适用于便携式储能设备、电动汽车用二次锂离子电池、航空航天用二次锂离子电池的安全要求；不适用于电池以外的储能系统其他部件（如储能变流器、冷却系统、消防系统等）的安全要求，但电池与这些部件的适配性安全要求可参考本标准相关条款及配套标准。对于特殊环境（如高温、高湿、高海拔、强电磁干扰、强腐蚀环境）下运行的电力储能系统用二次锂离子电池，除符合本标准要求外，还需结合特殊环境的影响，补充相应的安全要求和测试项目，确保电池在极端环境下的安全稳定性。本标准规定的安全要求为最低通用要求，行业主管部门、生产企业及运营单位可结合实际应用场景，制定更为严格的安全标准。2规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。IEC60695-10-2：着火危险试验第10-2部分：试验火焰500W火焰试验方法IEC60695-11-10：着火危险试验第11-10部分：试验火焰50W水平和垂直火焰试验方法IEC62619：含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组用于固定应用的储能系统的安全要求IEC63341:2025：电化学储能系统火灾风险评估标准IEC60335-1：家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求IEC60068-2-1：环境试验第2-1部分：试验试验A：低温IEC60068-2-2：环境试验第2-2部分：试验试验B：高温IEC60068-2-6：环境试验第2-6部分：试验试验Fc：振动（正弦）ISO14001：环境管理体系要求及使用指南RoHS指令（2011/65/EU）：关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令REACH法规（EC1907/2006）：关于化学品注册、评估、授权和限制的法规GB/T36276-2018：电力储能系统消防技术规范GB/T31484-2015：电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法国家能源局综合司《关于加强电化学储能电站安全管理的通知》3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1二次锂离子电池：以锂离子为电荷载体，可通过充电实现电能存储、放电实现电能释放，且可多次循环使用的电化学电池，由正极、负极、电解液、隔膜及外壳等组成，是电力储能系统的核心储能部件。3.2电池单体：构成电池模块或电池组的最小独立电化学单元，具备独立的充放电功能，由正极极片、负极极片、隔膜、电解液及外壳封装而成。3.3电池模块：由若干个电池单体通过串联、并联或串并联组合而成，具备特定电压、容量输出，且配备必要的连接部件、固定结构及防护装置的电池组件。3.4电池组：由若干个电池模块通过串联、并联或串并联组合而成，可直接为电力储能系统提供电能，配备电池管理系统、冷却装置、防护外壳及连接线路的完整电池集合。3.5电池管理系统（BMS）：用于监测、控制和保护电池单体、电池模块及电池组的电子系统，具备电压监测、温度监测、充放电控制、均衡控制、故障报警及保护等功能。3.6热失控：电池内部发生不受控制的放热反应，导致电池温度急剧升高，引发电解液分解、外壳破裂、可燃气体泄漏，进而引发燃烧、爆炸等连锁反应的现象，是二次锂离子电池最主要的安全隐患。3.7过充：电池充电时，充电电压或充电容量超过其额定值，导致电池内部化学反应异常，引发热失控、电解液泄漏等安全事故的现象。3.8过放：电池放电时，放电电压低于其最低允许值，导致电池性能劣化、内部结构损坏，甚至引发短路、热失控的现象。3.9标称容量：电池在规定的充放电条件下，能够输出的额定电量，单位为安时（Ah），是电池性能的核心指标之一。3.10标称电压：电池在正常充放电过程中，输出的额定电压，单位为伏特（V），用于界定电池的电气特性和适配要求。3.11均衡功能：电池管理系统通过主动或被动方式，调节电池单体之间的电压差异，确保所有电池单体充放电状态一致，延长电池寿命、防范安全隐患的功能。3.12退役电池：因容量衰减、性能劣化、故障损坏等原因，无法继续满足电力储能系统使用要求，需进行回收、处置的二次锂离子电池。4通用安全要求4.1总则：二次锂离子电池的设计、生产、检测、应用及退役处置，应遵循“安全优先、预防为主、全程管控、持续改进”的原则，确保电池在全生命周期内不会发生危及人员、设备及环境安全的事故，所有安全要求应符合本标准及相关规范性引用文件的规定。4.2设计安全要求：电池的设计应充分考虑安全性、可靠性和适用性，结合电力储能系统的运行特点，优化电池结构、材料选型及防护设计。正极、负极、电解液、隔膜等核心材料应符合相关安全标准，具备良好的热稳定性、化学稳定性和电气绝缘性；电池外壳应具备足够的机械强度、阻燃性和密封性，能够有效防止电解液泄漏、外部异物侵入及机械损伤；电池模块及电池组的连接结构应牢固可靠，接触电阻小，避免因接触不良产生局部过热。4.3生产安全要求：电池生产企业应建立完善的质量安全管理体系，规范生产工艺流程，加强原材料检验、生产过程控制及成品检验。原材料进场时，应严格检验其质量符合性，杜绝不合格原材料投入生产；生产过程中，应控制各工序的工艺参数（如温度、湿度、压力等），确保电池单体、模块及电池组的一致性和安全性；成品电池出厂前，应按本标准规定完成所有安全测试项目，不合格产品严禁出厂。4.4质量控制要求：电池生产企业应建立电池质量追溯体系，对每一批次电池的原材料、生产工艺、测试结果等信息进行记录，确保电池质量可追溯；定期对生产设备进行校准和维护，确保生产过程的稳定性；建立不合格产品召回机制，对存在安全隐患的电池及时召回、处置，防止流入市场。4.5人员要求：参与电池设计、生产、检测、安装、维护及退役处置的人员，应经过专业培训，熟悉本标准及相关安全规范，掌握电池的结构、工作原理、安全特性及操作流程，具备相应的专业技能和应急处置能力；从事电池检测、维护及退役处置的人员，还应配备必要的安全防护装备，严格遵守安全操作规程，避免发生安全事故。5具体安全要求5.1电安全要求：电池应具备良好的电安全性能，有效防范过充、过放、短路、过流、绝缘破损等电气安全隐患，确保电气性能稳定可靠。5.1.1过充保护：电池单体、模块及电池组应配备过充保护装置，当充电电压超过额定充电电压的115%时，保护装置应在规定时间内启动，切断充电回路，防止电池过充；电池管理系统应实时监测电池电压，当检测到过充异常时，应及时发出报警信号，并触发保护动作。5.1.2过放保护：电池应配备过放保护装置，当放电电压低于最低允许放电电压时，保护装置应启动，切断放电回路，防止电池过放；电池管理系统应实时监测电池放电状态，及时提醒用户停止放电，避免电池性能劣化和安全隐患。5.1.3短路保护：电池单体、模块及电池组应具备短路保护能力，当发生外部短路或内部短路时，短路保护装置应在10ms内启动，切断电路，限制短路电流，防止因短路产生的高温引发热失控；电池外壳应具备良好的绝缘性能，避免因外壳带电引发短路事故。5.1.4过流保护：电池应配备过流保护装置，当充放电电流超过额定充放电电流的120%时，保护装置应启动，切断充放电回路，防止因过流导致电池过热、内部结构损坏；电池管理系统应实时监测充放电电流，及时发现过流异常并触发保护。5.1.5绝缘要求：电池模块及电池组的外壳、连接线路应具备良好的绝缘性能，绝缘电阻应不低于1MΩ，防止因绝缘破损引发漏电、短路等安全事故；在潮湿环境下，绝缘性能应保持稳定，不得出现绝缘下降、漏电等现象。5.2热安全要求：电池应具备良好的热稳定性，有效控制正常运行及异常情况下的温度，防范热失控发生，确保热安全可控。5.2.1正常运行温度：电池在正常充放电过程中，表面温度应控制在-20℃至60℃之间，电池内部温度与表面温度的差值应不超过15℃；电池模块及电池组应配备散热装置，确保散热效果满足要求，避免局部温度过高。5.2.2异常热防护：电池应具备抵御异常高温的能力，当环境温度超过60℃或电池内部温度异常升高时，电池管理系统应及时发出报警信号，并触发降温、断电等保护动作；电池应具备热失控抑制能力，采用阻燃材料、热隔离设计等措施，延缓热失控传播速度，减少安全事故损失。5.2.3热失控防控：电池单体应具备良好的热稳定性，热失控触发温度应不低于130℃（磷酸铁锂电池不低于200℃）；电池模块及电池组应设置热隔离层，防止单个电池热失控后蔓延至整个模块或电池组；电解液应采用阻燃型电解液，降低燃烧风险。5.3机械安全要求：电池应具备足够的机械强度，能够抵御运输、安装、运行过程中的冲击、振动、挤压、跌落、穿刺等机械损伤，防止因机械损伤引发安全事故。5.3.1冲击防护：电池单体、模块及电池组应能承受规定的冲击强度，冲击后不应出现外壳破裂、电解液泄漏、短路、燃烧等现象；冲击测试后，电池的电气性能应保持稳定，容量衰减不应超过5%。5.3.2振动防护：电池应能承受电力储能系统运行及运输过程中的振动，振动频率范围为10Hz至1000Hz，振动加速度不超过10g，振动后不应出现连接松动、外壳破损、电解液泄漏等现象，电气性能应符合要求。5.3.3挤压防护：电池应能承受一定的挤压压力，挤压后不应出现外壳破裂、电解液泄漏、短路等现象；对于电池模块及电池组，挤压后应确保内部电池单体不发生短路、热失控。5.3.4跌落防护：电池单体从1.5m高度跌落至硬质地面后，不应出现外壳破裂、电解液泄漏、燃烧、爆炸等现象；电池模块及电池组从0.5m高度跌落至硬质地面后，不应出现连接松动、外壳破损、电解液泄漏等现象，电气性能正常。5.3.5穿刺防护：电池单体应能承受穿刺测试，穿刺后不应出现剧烈燃烧、爆炸等现象，允许出现轻微冒烟，但应在30分钟内自行熄灭；电池模块及电池组应具备防穿刺设计，避免外部尖锐物体穿刺引发内部短路。5.4环境安全要求：电池应能适应电力储能系统的各类运行环境，具备良好的环境适应性，抵御高低温、湿度、盐雾、粉尘等环境因素的影响，确保安全稳定运行。5.4.1高低温适应性：电池应能在-20℃至60℃的环境温度范围内正常充放电，在-40℃至85℃的环境温度范围内存储，高低温环境下存储后，电池的电气性能应保持稳定，不应出现外壳破裂、电解液泄漏等现象。5.4.2湿度适应性：电池应能在相对湿度不超过95%（无凝露）的环境下正常运行，长期在高湿度环境下运行后，不应出现绝缘下降、漏电、外壳腐蚀等现象，电气性能符合要求。5.4.3盐雾防护：电池外壳及连接部件应具备盐雾防护能力，经过盐雾测试后，不应出现腐蚀、生锈、外壳破损等现象，电气性能正常，无电解液泄漏。5.4.4粉尘防护：电池外壳应具备良好的密封性，能够有效防止粉尘侵入，粉尘侵入后不应影响电池的电气性能和安全性能，不应引发短路、过热等隐患。5.5化学安全要求：电池应具备良好的化学稳定性，防范电解液泄漏、有毒有害气体释放等化学安全隐患，减少对人员和环境的危害。5.5.1电解液泄漏防护：电池外壳应具备良好的密封性，正常运行及异常情况下，不应出现电解液泄漏；若发生电解液泄漏，泄漏的电解液不应具有强腐蚀性，不应引发燃烧、爆炸等二次安全事故。5.5.2有害气体控制：电池在充放电、异常发热及热失控过程中，释放的有害气体（如一氧化碳、氟化氢等）含量应控制在规定范围内，且应配备气体收集或处理装置，避免有害气体扩散，危害人员健康和环境。5.5.3化学稳定性：电池的正极、负极、电解液、隔膜等材料之间应具备良好的化学兼容性，不应发生异常化学反应，避免因材料反应引发热失控、电解液分解等安全隐患。6安全测试方法本标准规定的安全测试项目，适用于电池单体、电池模块及电池组，测试过程应在专业检测机构进行，测试设备应经过校准，确保测试数据准确可靠；测试环境应符合标准要求，避免环境因素影响测试结果。所有测试项目均应在电池充满电的状态下进行，测试后应观察电池状态，记录测试数据，判断是否符合本标准安全要求。6.1过充测试：将电池置于25℃±5℃的环境中，采用恒定电流（1C）充电至额定充电电压的115%，然后保持恒定电压充电，直至充电电流降至0.05C以下，观察电池状态。测试过程中，电池不应出现燃烧、爆炸、电解液泄漏等现象，测试后电池外壳温度不应超过80℃，电气性能应保持稳定。6.2过放测试：将电池置于25℃±5℃的环境中，采用恒定电流（1C）放电至最低允许放电电压，观察电池状态。测试后，电池不应出现外壳破裂、电解液泄漏、短路等现象，静置24小时后，电池应能正常充电，容量衰减不应超过5%。6.3短路测试：将电池的正负极通过导线直接短路，导线路径电阻不超过50mΩ，观察电池状态。测试过程中，短路保护装置应在10ms内启动，切断电路；电池不应出现燃烧、爆炸等严重安全事故，允许出现轻微冒烟，但应在30分钟内自行熄灭，测试后电池外壳温度不应超过100℃。6.4过流测试：将电池置于25℃±5℃的环境中，分别采用1.2C、1.5C、2C的恒定电流进行充放电测试，观察电池状态。测试过程中，过流保护装置应及时启动，切断充放电回路；电池不应出现过热、外壳破裂、电解液泄漏等现象，测试后电池电气性能正常。6.5绝缘测试：采用绝缘电阻测试仪，测试电池模块及电池组的外壳与正极、外壳与负极之间的绝缘电阻，测试电压为500VDC。测试结果应不低于1MΩ，且测试过程中不应出现绝缘击穿、漏电等现象。6.6热稳定性测试：将电池置于恒温箱中，以5℃/min的速率升温至130℃（磷酸铁锂电池升温至200℃），保持该温度30分钟，观察电池状态。测试过程中，电池不应出现燃烧、爆炸等现象，允许出现轻微变形、冒烟，但应在升温停止后自行缓解。6.7冲击测试：将电池固定在冲击测试台上，采用半正弦波冲击，冲击加速度为15g，冲击时间为11ms，分别从X、Y、Z三个方向进行冲击测试，观察电池状态。测试后，电池不应出现外壳破裂、电解液泄漏、短路、燃烧等现象，电气性能正常。6.8振动测试：将电池固定在振动测试台上，采用正弦振动，振动频率范围为10Hz至1000Hz，振动加速度为10g，每个方向振动30分钟，观察电池状态。测试后，电池不应出现连接松动、外壳破损、电解液泄漏等现象，电气性能符合要求。6.9挤压测试：采用挤压装置，对电池施加均匀挤压压力，挤压速度为1mm/min，直至电池厚度压缩至原始厚度的80%，保持10分钟，观察电池状态。测试后，电池不应出现外壳破裂、电解液泄漏、短路等现象，电气性能正常。6.10跌落测试：将电池单体从1.5m高度自由跌落至硬质水泥地面，跌落方向为任意方向；将电池模块及电池组从0.5m高度自由跌落至硬质水泥地面，跌落方向为底面朝下。测试后，电池不应出现外壳破裂、电解液泄漏、燃烧、爆炸等现象，电气性能正常。6.11穿刺测试：采用直径为3mm、尖端为圆锥形的金属穿刺针，以10mm/s的速度穿刺电池中心位置，穿刺深度为电池厚度的80%，观察电池状态。测试后，电池不应出现剧烈燃烧、爆炸等现象，允许出现轻微冒烟，但应在30分钟内自行熄灭，无电解液大量泄漏。6.12环境适应性测试：包括高低温测试、湿度测试、盐雾测试和粉尘测试，分别按照IEC60068系列标准及本标准相关要求进行，测试后电池不应出现外壳破裂、电解液泄漏、绝缘下降、电气性能劣化等现象，符合安全要求。7标识、包装、运输及存储要求7.1标识要求：电池单体、模块及电池组应设置清晰、牢固的标识，标识内容应包括但不限于：产品名称、型号规格、标称容量、标称电压、生产厂家、生产日期、批次编号、警示标识（如“禁止短路”“禁止高温”“禁止穿刺”等）、安全说明及执行标准编号。标识应采用耐磨损、耐高低温、耐潮湿的材料制作，确保在电池全生命周期内清晰可辨，不易脱落。7.2包装要求：电池的包装应符合运输安全要求，具备良好的防护性能，防止运输过程中的机械损伤、短路、电解液泄漏等安全隐患。包装材料应采用阻燃、防潮、防震的材料，包装内部应设置缓冲层，固定电池位置，避免电池在包装内晃动；包装外部应标注清晰的运输警示标识（如“易燃物品”“小心轻放”“禁止暴晒”等），明确包装内电池的数量、规格及安全注意事项。7.3运输要求：电池的运输应符合国家及国际相关运输法规，选择具备相应资质的运输单位和运输工具，运输过程中应避免高温、潮湿、暴晒、雨淋、剧烈振动、挤压、穿刺等环境因素影响。运输过程中，电池应处于放电状态（剩余电量不超过30%），严禁将电池正负极短路，严禁与易燃易爆物品、腐蚀性物品混装运输；运输人员应经过专业培训，掌握电池安全特性及应急处置方法，配备必要的应急救援装备。7.4存储要求：电池的存储应在干燥、通风、阴凉、无火源、无腐蚀性气体的环境中，存储温度控制在-20℃至45℃，相对湿度不超过85%（无凝露），避免阳光直射、高温暴晒、潮湿环境及剧烈温度变化。存储过程中，电池应处于放电状态（剩余电量不超过30%），定期对电池进行检查，每月补充充电一次（充至50%左右），防止电池过放、容量衰减；电池应分类存储，避免不同型号、不同批次的电池混放，避免电池正负极接触短路；存储期限不宜超过12个月，超过存储期限的电池，应重新进行安全测试，合格后方可使用。8退役处置要求8.1退役判定：当电池出现以下情况之一时，应判定为退役电池，禁止继续用于电力储能系统：电池容量衰减至额定容量的80%以下；电池出现外壳破裂、电解液泄漏、短路、热失控等安全隐患，无法修复；电池使用年限超过设计使用寿命（一般为8-15年）；电池经过多次安全测试，不符合本标准安全要求。8.2退役处置原则：退役电池的处置应遵循“安全环保、资源回收、分类处置”的原则，严格按照国家及地方相关环保法规和标准要求进行，避免电解液泄漏、有害气体释放等对环境和人员造成危害，提高电池资源回收利用率。8.3处置流程：退役电池应先进行放电处理，将剩余电量放至5%以下，避免处置过程中发生短路、热失控等安全事故；放电后的电池应进行分类整理，区分完好电池、破损电池及报废电池；完好的退役电池可进行梯次利用，梯次利用前应进行全面的安全测试和性能检测，符合梯次利用要求的方可用于低功率储能场景；破损及报废电池应委托具备相应资质的专业机构进行无害化处理和资源回收，回收过程中应采取防护措施，防止电解液泄漏、有害气体扩散，回收的正极材料、负极材料、电解液等应进行再利用或无害化处置，避免环境污染。8.4处置安全要求：退役电池的放电、拆解、运输及处置过程，应严格遵守安全操作规程，配备必要的安全防护装备（如防护手套、护目镜、呼吸器等）；处置现场应远离火源、易燃易爆物品及腐蚀性物品，设置警示标识，严禁无关人员进入；处置过程中若发生电解液泄漏、燃烧等安全事故，应立即启动应急处置措施，及时控制事故蔓延，减少损失。9监督与改进9.1监督检查：电池生产企业应建立内部质量监督机制，定期对电池的设计、生产、测试等环节进行监督检查，及时发现并整改安全隐患；检测机构应严格按照本标准要求开展安全测试，确保测试结果客观、准确、可靠；监管部门应加强对电池生产、销售、使用及退役处置等环节的监督检查，对违反本标准要求的单位和个人，依法追究相关责任。9.2事故处理：电池在使用、运输、存储及退役处置过程中发生安全事故时，相关单位应立即启动应急处置预案，组织人员疏散、开展应急救援，防止事故扩大，并及时向相关监管部门报告；事故处理完成后，应组织开展事故调查，分析事故原因，总结经验教训，制定改进措施，避免类似事故再次发生。9.3标准适配与改进：本标准将根据二次锂离子电池技术的发展