IEC 626192022 CMV 含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池.工业用二次锂电池和蓄电池的安全要求标准立项发展报告

含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池工业用二次锂电池和蓄电池的安全要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SafetyRequirementsforSecondaryLithiumCellsandBatteriesforUseinIndustrialApplications摘要随着全球能源转型战略的深入推进和工业电气化水平的持续提升，工业用二次锂电池和蓄电池已在电动叉车、港口起重设备、不间断电源（UPS）、电网储能、通信基站备用电源及矿山机械等众多工业场景中获得广泛应用。然而，由于锂离子电池本身具有高能量密度和活泼的化学特性，在滥用、误用或故障条件下可能引发热失控、火灾甚至爆炸等安全事故，对人员安全、财产安全及工业生产的连续性构成了严峻挑战。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2017年首次发布IEC62619标准，为工业用二次锂电池的安全设计、测试评估和系统集成提供了统一的技术依据。2022年5月24日，IEC正式发布IEC62619:2022CMV（注释版），该版本在全面继承前一版技术框架的基础上，充分吸纳了近年来全球范围内工业锂电池安全运行的经验教训和最新研究成果，对机械测试、电气测试、功能安全要求、系统集成指导及电池管理系统（BMS）等方面进行了系统性修订和强化。关键词：工业锂电池；安全要求；IEC62619；国际标准；热失控；电池管理系统；标准化Keywords:Industriallithiumbatteries;Safetyrequirements;IEC62619;Internationalstandards;Thermalrunaway;Batterymanagementsystem;Standardization1引言1.1标准立项背景进入21世纪第三个十年，全球应对气候变化的紧迫性和能源结构转型的迫切性日益凸显。锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命、低自放电率及环境友好等显著优势，正加速从消费电子领域向工业动力和储能领域全面渗透。在工业应用场景中，二次锂电池和蓄电池被广泛应用于物料搬运设备、自动导引运输车（AGV）、港口机械、叉车、矿井牵引电机车、铁路系统、电网调频调峰、可再生能源并网储能及通信基站备用电源等关键领域。然而，工业应用环境与消费类应用存在本质差异：高功率充放电工况频繁、振动冲击载荷严酷、温度范围宽泛、串联并联成组规模庞大，且往往涉及无人值守或远程监控运行模式，对电池系统的安全性提出了远高于消费类产品的技术要求。近年来，全球范围内工业锂电池安全事故时有发生——从储能电站起火爆炸到叉车电池热失控，不仅造成了巨大的经济损失，也引发了社会公众对锂电池安全性的广泛关注和深刻反思。在此背景下，建立统一、科学、可操作的工业二次锂电池安全评价标准，成为国际标准化组织和各国监管机构的共同诉求。IEC作为国际电工领域最具权威性的标准化组织，其下属的IEC/SC21A（碱性或非酸性电解质二次电池和电池组分技术委员会）承担了该领域的国际标准制修订工作。1.2IEC62619标准的立项历程IEC62619标准的制定工作始于2013年前后。彼时，工业用锂电池市场正处于快速成长期，但各国在安全要求、测试方法和认证认可方面缺乏统一的技术依据，客观上制约了产品的跨国流通和行业的有序竞争。2013年，IEC/SC21A正式立项启动该标准的制定工作，成立了由多国专家组成的工作组（WG5），负责起草工业用二次锂电池安全要求的技术规范。经过近四年的反复研讨和技术论证，IEC62619:2017《含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和蓄电池——工业用二次锂电池和蓄电池的安全要求》于2017年2月正式发布。该标准首次在国际层面系统性地规定了工业用锂电池单体、电池包（组）的安全要求和测试方法，填补了国际标准在该领域的空白。标准发布后，迅速被全球主要锂电池生产国和消费国采纳或参考，成为工业锂电池安全评价的重要基准文件。1.3标准修订的必要性与紧迫性任何技术标准都需与技术进步和产业实践保持同步演进。IEC62619:2017发布后的五年间，工业锂电池领域发生了深刻的技术变革和市场变化：技术层面，高镍三元正极材料、硅碳负极材料、固态电解质等新型材料体系逐步走向工程化应用；电池能量密度持续提升（单体电芯从200Wh/kg向300Wh/kg以上迈进）；电池系统集成度不断提高，液冷/直冷热管理技术、智能BMS、云计算远程监控等新功能日益普及。应用层面，储能市场爆发式增长，兆瓦级乃至百兆瓦级储能电站大规模投运；港口、矿区等恶劣工况下锂电池的应用比例快速攀升；退役电池梯次利用在通信备电、低速电动车等领域的实践不断深入。安全认知层面，全球范围内多起储能电站火灾事故为行业敲响了警钟。例如，2019年美国亚利桑那州McMicken储能电站爆炸事故造成消防员多人受伤，2021年北京“4·16”集美大红门储能电站火灾事故造成2名消防员牺牲、1名员工受伤，这些事故暴露出既有标准在系统级安全评估、热扩散防控、可燃气体管理等方面的不足。与此同时，IEC62619:2017在实施过程中也反馈出若干需要明确或修正的技术问题，包括某些试验参数的可操作性不足、与IEC63056（电力储能系统用锂电池安全要求）等新发布标准的衔接需要协调、以及功能性安全要求表述不够具体等。上述因素共同构成了IEC决定对IEC62619进行系统修订的驱动力。IEC/SC21A于2019年底正式启动修订程序，历经草案编制、委员会征求意见（CDV）、最终国际标准草案（FDIS）等多阶段严格审查，最终版本于2022年5月24日由IEC中央办公室正式发布。2标准主要内容2.1适用范围与基本框架IEC62619:2022适用于工业用途的二次锂电池和蓄电池（以下简称“电池”），涵盖电池芯（cell）和电池包/电池系统（batterypack/system）两个层级。标准规定了这些电池在工业应用中的安全要求，旨在降低电池在正常运行、可预见的误用以及某些故障条件下对人员和财产造成伤害的风险。标准明确将以下应用场景纳入适用范围：-固定式应用：如电信基站备用电源、不间断电源（UPS）、应急电源等；-动力应用：如叉车、高尔夫球车、AGV、港口机械、矿山车辆等工业车辆；-轨道应用：如铁路机车、地铁车辆的辅助电源和牵引电源；-储能应用：如电网储能、分布式能源存储、微电网等（部分内容与IEC63056相衔接）。此外，标准明确排除了以下应用领域：电动汽车（由ISO6469系列和IEC62660系列覆盖）、便携式电子产品（由IEC62133覆盖）以及航空、医疗等特殊领域。2.2关键安全要求2.2.1电池芯（Cell）层面的安全要求一般安全要求：规定了电池芯在设计和制造过程中的基本安全原则，包括但不限于：-绝缘电阻与介电强度：确保电池芯内部和外部绝缘的可靠性；-设计参数标识：标明额定容量、额定电压、最大充电电压、最大放电电流等关键参数；-安全信息标识：标明制造商、型号、生产日期等追溯信息。振动与机械冲击：模拟运输和使用过程中的振动环境，考核电池芯在承受规定频率范围和加速度的振动后是否出现泄漏、外壳破裂、起火或爆炸等不安全现象。该项测试直接对应工业场景中的叉车行驶、港口吊装等典型振动环境。跌落试验：模拟电池芯在安装、维护或运输过程中可能发生的跌落冲击，验证其外壳结构和内部连接在承受规定高度跌落后的完整性。热冲击（温度循环）：将电池芯在规定的低温和高温之间进行交替循环，考查其在快速温度变化条件下的密封性能和结构稳定性。内短路测试：通过模拟电池芯内部的微小金属异物或极片缺陷导致的内短路情形，验证电池芯在模拟内短路条件下的安全响应。该测试对评估电池芯的极片设计、隔膜质量和安全冗余设计具有重要参考价值。热滥用试验：将电池芯置于规定的高温环境中（通常不低于130℃），持续一定时间，考核其在极端温度下的热稳定性和防爆能力。外部短路试验：使电池芯的正负极通过低电阻路径短接，验证限流装置和电池芯自身耐受短路电流的能力。强制放电试验：考核电池芯在反向充电或强制放电情况下的安全性能，防止因误操作导致的反极、析锂等危险情况。过充电试验：对电池芯施加超过制造商规定上限的充电电压和电流，验证其在非正常充电条件下的安全防护能力。该试验尤其关注高倍率过充条件下的热失控风险。2.2.2电池系统（System）层面的安全要求过充电电压控制：电池系统应具备过充电电压控制功能，当任一电池芯的电压超过规定的阈值时，系统应能及时中断充电或降低充电电流，以防过充引发安全事故。过充电电流控制：在充电过程中，系统应对充电电流进行监测和限制，确保充电电流不超过安全边界。过放电保护：防止电池系统在放电过程中因过度放电导致电池芯电压过低，从而引发不可逆的容量衰减、内部析铜甚至安全隐患。过温控制：电池系统应配备温度传感器和温度监控策略，当电池芯或系统关键部位的温度超过安全阈值时，应能通过降功率运行、启动冷却系统或切断回路等方式控制温度上升。外部短路保护：系统应能在外部短路发生时迅速切断回路或限制短路电流，保护电池芯免受过大的短路电流冲击。防反接保护：防止电池系统在安装或维护过程中因正负极接反导致损坏或安全事故。内部短路防护：电池系统应具备冗余设计和故障检测功能，以减小内部短路发生的概率及后果。热扩散防护：当电池系统中的某个电池芯发生热失控时，系统应能有效阻止或延缓热扩散向相邻电池芯的蔓延，为人员疏散和应急处置争取时间。新版标准对热扩散测试的方法和判定指标进行了细化和强化。2.2.3功能安全要求IEC62619:2022在功能安全领域的修订力度最为显著。新版标准明确了电池管理系统功能安全与IEC61508（电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全）系列标准之间的衔接关系，要求电池管理系统应按照IEC61508规定的安全生命周期方法进行设计、开发、验证和确认，并根据风险评估结果确定所需的安全完整性等级（SIL）。具体而言，标准要求：-过充电保护、过温保护等关键安全功能的实现应遵循安全完整性等级的要求；-应开展危险事件辨识和风险评估（如HAZOP、FMEA等方法）；-安全功能的目标失效量应满足相应SIL等级的要求；-应对安全相关软件进行配置管理和版本控制。这一修订回应了业界长期以来的呼吁——BMS作为保障锂电池安全运行的核心“大脑”，其自身的可靠性和安全性需要有系统化的功能安全方法加以保障。2.3关键测试方法IEC62619:2022规定了一系列可操作、可重复、可验证的试验方法，主要可分为以下类别：|测试类别|主要试验项目|目的与意义||---------|------------|-----------||机械试验|振动、冲击、跌落、挤压|评估电池在机械滥用条件下的结构完整性和安全性||电气试验|外部短路、强制放电、过充电、过放电|评估电池在电气滥用条件下的保护能力和安全性||热试验|热冲击、热滥用、高温充放电|评估电池在极端温度条件下的热稳定性||环境试验|低气压（海拔）、盐雾、防水|评估电池在不同环境条件下的适应性和安全性||系统级试验|热扩散传播测试|评估电池包在单体热失控情况下的安全防护效果|在具体试验方法上，新版标准对以下内容进行了修订或新增：-修改了振动试验的功率谱密度（PSD）曲线，更贴近工业场景中叉车等设备实际运行时的振动特征；-调整了内短路测试的触发方式，增加了测试的可操作性和可重复性；-扩充了热扩散测试的判定准则，引入了温度变化速率和烟气释放等辅助判据；-增加了对BMS安全功能有效性验证的测试方法建议。2.4与相关标准的关系IEC62619:2022在国际锂电池安全标准体系中处于核心枢纽地位。其与相关标准的关系如下：-IEC63056：专用于电力储能系统用锂电池和电池组的安全要求，可视为IEC62619在储能领域的细化与补充。两者在电池芯层面共享相同的测试框架，但在系统层面，IEC63056针对储能应用增加了更多与电网连接相关的特殊要求（如并网保护、孤岛检测等）。-IEC62133：涵盖便携式电子产品用含碱性或其他非酸性电解质的二次电池的安全要求。IEC62619主要覆盖工业应用，两者应用场景不同，产品设计要求差异较大，但电池芯层面的部分测试方法存在相互参考。-IEC61508：通用功能安全标准。IEC62619:2022将BMS的功能安全要求与IEC61508框架相衔接，为电池安全功能的定性和定量评估提供了方法论基础。-IEC62477-1：电力电子变换器系统与设备的安全要求。电池系统常与变流器（PCS）配套使用，该标准在系统集成层面与IEC62619形成互补。此外，IEC62619:2022也充分考虑了与ISO13849（机械安全相关控制系统的安全部件）等在工业机械安全领域的标准衔接，确保锂电池系统在工业机械中的集成使用符合整机安全要求。3标准修订过程3.1标准制定原则IEC62619:2022的修订工作遵循了以下核心原则：（1）安全优先原则。确保所有安全要求的设置以保护人员和财产安全为首要目标，不因商业利益或技术难度而降低安全门槛。特别是在热扩散防护和功能安全方面，新标准设置了更为严格和明确的要求。（2）技术中立原则。标准不限定具体的化学体系（如NCM、LFP、LMO等）和电池结构（方形、圆柱、软包等），而是通过安全性能要求来引导技术路线选择，鼓励技术创新和多样化发展。（3）风险导向原则。以风险评估为基础，针对不同危害模式设置相应的安全要求和试验方法，使标准的适用性和有效性最大化。标准要求制造商在设计和生产过程中实施FMEA（失效模式与影响分析）等风险管理工具。（4）协调一致原则。与IEC/SC21A框架下的其他标准（如IEC63056、IEC62133）保持术语、测试方法和要求的协调性，减少重复和不一致，方便标准使用者实施。（5）国际合作原则。充分吸纳各成员国的意见和贡献，在发展中经济体与发达经济体之间寻求合理平衡，避免技术壁垒和贸易障碍。3.2标准修订阶段IEC62619:2022的修订经历了严谨的国际化标准制定程序：|阶段|时间节点|主要工作内容||------|---------|------------||提案阶段（NP）|2019年|IEC/SC21A成员国投票通过修订提案，确定项目负责人和参与专家||工作组草案（WD）|2020年|WG5工作组召开多轮线上/线下会议（受全球疫情影响，多次会议通过远程方式举行），讨论并起草修订内容，形成工作组草案||委员会草案（CD）|2020-2021年|草案提交SC21A各成员国征求意见，收集并逐条处理各国反馈意见||委员会投票草案（CDV）|2021年|经修订的草案进入正式投票阶段，各成员国投票表决并提交书面意见||最终国际标准草案（FDIS）|2022年初|根据CDV意见完成最终修订，提交FDIS投票||正式发布|202