IEC 61951-12017AMD12023 含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池.便携式二次密封电池和蓄电池第1部分镍镉标准立项发展报告

含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池便携式二次密封电池和蓄电池第1部分：镍镉标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes-Secondarysealedcellsandbatteriesforportableapplications-Part1:Nickel-cadmium摘要关键词：镍镉电池；碱性蓄电池；IEC标准；便携式二次电池；标准化；安全性能；国际电工委员会Keywords:Nickel-cadmiumbattery;Alkalinesecondarybattery;IECstandard;Portablesecondarycells;Standardization;Safetyperformance;InternationalElectrotechnicalCommission一、引言1.1研究背景镍镉电池作为最早实现商业化应用的二次电池体系之一，自1899年瑞典科学家Jungner发明以来，已走过逾百年的发展历程。凭借其优异的循环寿命、宽泛的工作温度范围（-20℃至+60℃）、良好的高倍率放电性能以及较高的耐过充能力，镍镉电池在电动工具、应急照明、医疗设备、航空航天等专业领域始终占据稳定的市场份额。在标准化层面，国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）一直致力于镍镉电池国际标准的制定与维护工作。从早期的IEC60285到现行的IEC61951系列标准，标准的每一次修订都深刻反映了镍镉电池技术演进、市场应用变化以及国际社会对产品安全与环保要求的提升。2023年2月发布的IEC61951-1:2017/AMD1:2023修正案，是近年来该领域最重要的标准更新之一。1.2标准基本信息本报告所涉及的标准编号为IEC61951-1:2017/AMD1:2023，标准全称为《含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池便携式二次密封电池和蓄电池第1部分：镍镉》（Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes-Secondarysealedcellsandbatteriesforportableapplications-Part1:Nickel-cadmium）。该标准由国际电工委员会发布，归口于IEC/SC21A（碱性蓄电池分技术委员会），标准状态为现行有效，分类号为碱性蓄电池，语言版本为英语和法语，发布日期为2023年2月6日。二、标准发展历程与体系演变2.1从IEC60285到IEC61951-1的演进镍镉电池国际标准的发展历程可追溯至20世纪70年代。1974年，IEC首次发布了IEC60285标准，主要针对便携式密封镍镉圆柱形电池的尺寸、标记和基本电性能要求进行规范。此后，该标准历经多次修订，逐步完善了测试方法和性能指标。2001年，IEC对便携式二次电池标准体系进行了结构性调整，将原有分散的各类电池标准整合为IEC61951系列，其中第1部分（IEC61951-1）专门规定镍镉电池的技术要求，第2部分（IEC61951-2）则涵盖镍氢电池。这一调整使得标准体系更加清晰，便于不同电池化学体系的差异化管理和持续更新。截至本次修正案发布前，IEC61951-1的主要版本包括2001年首版、2003年修订版（含补充1）以及2017年的全面修订版。2017版对标准结构进行了重大调整，引入了更为科学的分类方法，将便携式密封镍镉电池按用途分为不同类型，并更新了安全要求和环境适应性试验条件。2.2本次修正案的立项背景IEC61951-1:2017/AMD1:2023修正案的立项动因主要源于以下几个方面：第一，技术进步驱动。近年来，镍镉电池在电极材料配方、隔膜技术和密封工艺方面取得了一系列创新成果，电池的能量密度、快充能力和高温耐受性均有显著提升，原有的部分技术指标已不能准确反映当前产品的实际性能水平。第二，国际法规协调需求。欧盟《电池法规》（Regulation(EU)2023/1542）的颁布实施，对电池的碳足迹声明、再生材料使用比例、耐久性要求等提出了更为严格的合规要求。作为国际标准，IEC61951-1需要与这些区域性法规保持协调一致，为全球贸易提供统一的技术依据。第三，行业反馈与市场需求。来自各成员国的国家委员会、电池制造商、终端用户和检测认证机构在标准实施过程中提出了若干修订建议，涵盖测试方法的可操作性改进、标记要求的明确化以及安全性能指标的进一步完善。三、标准主要内容与技术要点解析3.1标准适用范围IEC61951-1:2017/AMD1:2023适用于含碱性或其他非酸性电解质的便携式密封镍镉二次电池和蓄电池，涵盖圆柱形、方形和纽扣形等多种外形结构。标准所覆盖的电池产品广泛应用于便携式电动工具、应急电源系统、医疗监护设备、工业仪表、无线通信终端以及其他需要高可靠性和宽温域工作能力的便携式设备。3.2技术指标体系该标准建立了一套完整的技术指标体系，主要包括以下几个方面：电性能要求：规定了电池的额定容量、放电性能（含标准放电、快速放电和低温放电）、荷电保持能力、循环寿命等关键电性能参数及其测试方法。本次修正案对循环寿命测试的充放电制度进行了优化，增加了更接近实际使用工况的模拟循环测试程序，使评价结果更具工程参考价值。安全性能要求：涵盖了过充电、过放电、外部短路、反充、自由跌落和热滥用等异常工况下的安全性要求。修正案对过充电测试的电流倍率和持续时间进行了重新界定，同时增加了高温环境下的安全性能考核项目，以更好地评估电池在极端使用条件下的安全性。环境适应性要求：规定了电池在不同温度、湿度条件下的性能表现，以及抗机械振动和冲击的能力。本次修正案细化了振动试验的频率范围和加速度等级，更新了高温高湿试验的条件设置，使之与当前国际通用的环境试验标准保持协调。标记与标识：对电池本体及包装的标记内容、标记位置和持久性提出了明确要求，包括电池型号、额定容量、标称电压、极性标识、制造商信息、生产日期代码以及回收利用标识等。修正案增加了二维码/数据矩阵码的推荐性标注要求，以支持电池全生命周期的数字化追溯。3.3标准修订的重要技术变化相较于2017版基准标准，本次修正案（AMD1:2023）的主要技术变化可归纳为以下要点：-分类框架优化：根据电池的应用场景和技术特征，重新梳理了便携式镍镉电池的分类体系，使分类逻辑更加清晰、更具操作性；-安全测试更新：调整了部分安全测试项目的试验条件和接受准则，特别是针对高容量电池（单体容量大于10Ah）增加了大电流充放电工况下的附加安全考核；-环境试验方法升级：引入了IEC60068系列环境试验标准的最新版本作为引用文件，统一了温度、湿度、振动等试验条件的技术要求；-术语定义完善：补充了部分新出现的专业术语，如"快速充电""涓流充电""容量恢复率"等，并对既有术语的定义进行了精化，避免理解歧义。四、主要起草与归口单位介绍4.1国际电工委员会碱性蓄电池分技术委员会（IEC/SC21A）IEC/SC21A是国际电工委员会下属的负责碱性蓄电池标准制定的分技术委员会，全称为"Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes"（含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池），秘书处设在日本。该分技术委员会的工作范围涵盖镍镉电池、镍氢电池及其他碱性电解质二次电池体系的国际标准化工作。IEC/SC21A的组织架构包括主席、秘书处以及若干工作组（WorkingGroup,WG）和项目组（ProjectTeam,PT），各工作组的专家来自成员国的国家委员会、行业协会、科研机构和知名企业。在IEC61951-1:2017/AMD1:2023的制定过程中，SC21A组织成立了专项工作组，汇聚了来自中国、日本、德国、法国、美国、韩国等主要电池生产和使用国家的技术专家，经过多轮工作会议和函审程序，最终形成了协商一致的修正案文本。4.2全国碱性蓄电池标准化技术委员会（SAC/TC77）在我国，IEC61951-1标准的对口管理工作由全国碱性蓄电池标准化技术委员会（SAC/TC77）承担。该技术委员会经国家标准化管理委员会批准成立，秘书处设在中国电子科技集团公司第十八研究所（天津），主要负责碱性蓄电池领域国家标准和行业标准的制修订工作，同时承担IEC/SC21A的国内技术对口工作。SAC/TC77在镍镉电池标准化领域具有深厚的技术积累和丰富的实践经验。多年来，该委员会组织国内相关企事业单位积极参与IEC国际标准的制定工作，在国际标准草案的投票评议、技术意见反馈、国际标准转化等方面发挥了重要的桥梁纽带作用。在IEC61951-1:2017/AMD1:2023的制定过程中，SAC/TC77组织国内专家深入研究了修正案草案的技术内容，结合我国镍镉电池产业的实际发展水平和技术特点，提出了多项具有建设性的修改意见和建议，部分建议被采纳并体现在最终发布的标准文本中。中国电子科技集团公司第十八研究所作为SAC/TC77的秘书处挂靠单位，是我国化学与物理电源领域权威的综合性研究机构，在碱性电池及新能源电池技术研究方面拥有雄厚的科研实力，建有国家级重点实验室和多个行业级检测中心。该所长期从事各类电池的设计开发、性能测试和标准化研究工作，为镍镉电池标准的制修订提供了坚实的技术支撑和人才保障。五、标准实施意义与行业影响5.1对产业发展的引导作用IEC61951-1:2017/AMD1:2023的发布实施，对全球镍镉电池产业将产生深远影响。首先，在技术引领层面，标准的更新为镍镉电池产品的设计开发和性能评价提供了最新的技术依据，有利于引导企业加大研发投入，推动电池能量密度、循环寿命和安全性等关键指标的持续提升。特别是在安全性能方面，更加严格的测试要求将促使企业从材料体系、结构设计和生产工艺等多维度强化产品的本质安全设计。其次，在贸易促进层面，作为国际公认的标准文件，IEC61951-1在世界范围内被广泛采纳和应用，许多国家和地区将其等同采用或修改采用为国家标准。本次修正案的发布促进了各国标准的技术协调，降低了国际贸易中的技术壁垒，为镍镉电池产品的国际流通创造了更加便利的条件。5.2对用户和消费者的价值对于设备制造商和终端用户而言，该标准的实施意味着更加可靠的产品质量保障和更加明确的技术指标参考。设备制造商可以依据该标准对供应商的电池产品进行科学的评价和筛选，确保配套电池满足设计要求；终端用户则可以通过标准规定的标记信息了解产品性能，做出更合理的使用和维护决策。5.3对可持续发展的贡献值得注意的是，镍镉电池含有重金属镉，其生产、使用和废弃处置环节的环境管理一直受到各国的高度关注。本次修正案在标记要求中强化了回收利用标识的规定，同时参考了最新国际法规对有害物质限制的要求，有助于推动镍镉电池的全生命周期环境管理，促进电池回收利用体系的建设与完善。六、结论与展望IEC61951-1:2017/AMD1:2023修正案的发布，是镍镉电池国际标准化工作的重要里程碑。该修正案在继承2017版标准框架的基础上，紧密结合近年来镍镉电池技术进步和市场需求变化，对分类体系、安全性能、环境适应性、测试方法和标记要求等方面进行了系统性优化和更新，体现了国际标准化工作紧跟技术前沿、回应产业关切、服务社会需求的一贯理念。展望未来，镍镉电池标准化工作仍面临诸多机遇与挑战。一方面，随着全球对化学品管理和循环经济要求的日益严格，镍镉电池中镉元素的替代与减量化研究将持续推进，标准的环保指标和回收利用要求有望进一步强化；另一方面，镍镉电池凭借其在宽温域、高倍率等特殊应用场景中的不可替代优势，仍将在电动工具、备用电源、专业仪表等领域保持稳定需求，标准的持续更新将为这些应用提供坚实的支撑。我们有理由相信，在各方的共同努力下，镍镉电池标准化工作将继续秉持开放、合作、协调、发展的理念，为全球电池技术进步和产业繁荣做出更大贡献。参考文献[1]IEC61951-1:2017/AMD1:2023,Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes-Secondarysealedcellsandbatteriesforportableapplications-Part1:Ni