《高能量密度移动电源电芯安全设计指南-编制说明》

《高能量密度移动电源电芯安全设计指南》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

本文件由北京中研博采技术服务有限公司提出，经中国技术

市场协会标准化工作委员会批准，正式列入2025年团体标准制

修订计划，标准名称为《高能量密度移动电源电芯安全设计指南》。

（二）项目背景

随着便携式电子设备、户外储能等领域的快速发展，高能量

密度移动电源的应用场景日益广泛，从日常消费电子充电拓展至

户外作业、应急供电等专业领域，对电芯的安全性能、能量密度

及可靠性提出了更高要求。高能量密度电芯作为移动电源的核心

部件，直接决定了产品的使用安全、续航能力与使用寿命。

传统移动电源电芯在高能量密度提升过程中，面临着热失控

风险增加、结构稳定性不足、极端环境适应性差等问题，难以满

足复杂场景下的安全使用需求。高能量密度电芯虽能显著提升移

动电源的续航表现，但当前行业内缺乏统一的安全设计标准，各

企业的设计理念、技术路线及测试方法差异较大，导致产品安全

性能参差不齐，兼容性与可靠性难以保障，不仅增加了下游厂商

的应用风险与适配成本，也制约了高能量密度移动电源产业的健

康发展。为规范该类电芯的安全设计、技术研发及质量管控，提

升产品安全一致性与市场信任度，推动移动电源产业向高能量、

高安全方向升级，制定《高能量密度移动电源电芯安全设计指南》

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十分必要。

（三）目的意义

1.目的

（1）确保使用安全可控

高能量密度电芯在充放电及存储过程中面临多种安全风险，

本指南通过统一安全设计原则、结构要求及防护标准，确保电芯

在过充、短路、高低温等复杂工况下均能保持安全稳定状态，满

足不同应用场景下的安全使用需求。

（2）规范产品设计研发

明确电芯在材料选型、结构设计、保护机制等方面的安全要

求，为企业提供清晰的设计指引，减少因设计不当导致的安全隐

患，提升产品研发效率与质量管控水平。

（3）促进产业协同发展

通过建立统一的安全技术语言，为电芯制造商、移动电源整

机厂及检测机构提供一致的技术依据，降低因标准不统一带来的

沟通成本与适配难度，加速产业链协同创新与产品迭代。

2.意义

（1）提升产品安全水平

本指南的实施将推动高能量密度电芯在安全设计、材料选用

及工艺优化等方面的升级，有效降低热失控、泄漏等安全风险，

提升移动电源产品的整体安全性能，增强消费者使用信心。

（2）助力产业高质量发展

引导企业聚焦高能量密度与安全性能的平衡提升，推动正极

材料、隔膜、电解液等核心环节的技术创新，促进移动电源产业

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向规范化、高品质方向转型，提升我国相关产品的国际竞争力。

（3）响应绿色发展需求

通过优化电芯结构设计与能量利用效率，减少资源浪费与环

境影响，符合绿色低碳的产业发展趋势，为新能源储能领域的可

持续发展提供技术支撑，助力“双碳”战略落地。

（四）起草单位及起草人名单

本文件起草单位：赣州诺威新能源有限公司、北京中研博采

技术服务有限公司、北京六只猫创意科技有限公司、北京彬诚科

技有限公司、北京工业大学等单位。

本文件主要起草人：温恒、张春华、乐志斌、夏卫彬、杨笛。

（五）主要起草过程

1.文本调研

2025年4月启动了文本的调研工作，并于2025年5月完成

了相关资料的收集和分析工作。

2.标准立项

2025年8月向中国技术市场协会标准化委员会提出申请，

于2025年8月11日获得中国技术市场协会标准化工作委员会批

准立项。

3.形成标准草案

2025年8月27日，起草组对资料收集情况进行汇总处理，

确定了标准框架和主要内容。2025年9月11日，《高能量密度

移动电源电芯安全设计指南》形成标准初稿。

4.形成征求意见稿

2025年9月22日～2025年10月20日，起草组根据反馈的

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意见和建议，对草案内容进行了修改和调整，形成标准征求意见

稿。

二、确定标准主要内容的论据

（一）编制原则

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：

标准化文件的结构和起草规则》以及《中国技术市场协会团体标

准工作程序》的规定起草。

（二）标准主要内容及适用范围

本文件规定了高能量密度移动电源用电芯的安全设计原则、

电芯结构与关键安全设计要求、安全设计验证与试验方法、安全

设计程序流程。

本文件适用于额定能量密度≥250Wh/kg的锂离子电芯在移

动电源（含便携式储能电源、充电宝等）中的安全设计参考。也

可供其他类似用途高能量密度电芯产品参考使用。

（三）确定标准主要内容的论据

1.解决传统电芯安全性能短板

传统高能量密度电芯存在热稳定性不足、防护机制单一等问

题，安全风险较高。本指南通过明确本质安全设计原则、多级防

护要求及结构优化方向，可系统性提升电芯的安全冗余，有效弥

补传统设计的性能缺陷，满足复杂场景下的安全使用需求。

2.满足多元场景对安全可靠性的需求

高能量密度移动电源应用场景日趋多元，从日常消费到专业

应急，对电芯的安全性能提出了差异化、高标准要求。指南通过

统一安全设计指标、验证方法及检验规则，确保电芯在不同使用

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环境与工况下均具备稳定可靠的安全性能，适配多元化应用需求。

3.推动产业链标准化协同发展

当前行业内电芯安全设计参数不统一、测试方法各异，导致

上下游企业适配成本高、沟通效率低。指南通过规范核心技术要

求与设计流程，降低供应链协作壁垒，提升零部件通用性与产品

一致性，加速高能量密度移动电源的产业化进程与市场推广。

三、主要试验[或验证]情况分析、技术经济论证、预期经济

效果

（一）主要试验[或验证]情况分析

为确保本指南所提出的安全设计要求的科学性、先进性和实

用性，起草工作组联合了多家在高能量密度锂离子电芯领域具有

技术优势的企业及国家级检测机构，共同开展了针对性的设计验

证和试验分析。

1.试验样本与基础

验证工作选取了12家主流企业提供的、采用不同安全设计

方案的≥250Wh/kg高能量密度电芯样本，共计30款。重点对

比了在材料体系（如高镍三元正极、硅碳负极）、结构设计（如

叠片/卷绕工艺、壳体材质与厚度、泄压阀设计），以及保护机

制（如内置CID、PTC）等方面的差异。

2.本质安全设计验证与分析

过充保护测试：在1C倍率、不同截止电压（如4.4V,4.45V）

下进行过充测试。结果显示，采用“陶瓷隔膜+高热稳定性正极

材料”组合设计的电芯，其热失控触发温度可提升20-30℃，有

效延缓了热失控进程。而集成“双CID（电流断开装置）”设计

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的电芯，在过充至130%-150%​标称电压时能可靠切断电流，

避免了内部压力累积和壳体破裂风险。这些数据为指南中推荐采

用高性能材料和冗余保护设计提供了直接证据。

针刺测试：采用φ3mm钢针以25mm/s速度穿刺满电电芯。

测试发现，采用特殊涂层隔膜（如芳纶涂覆）的电芯，其内部短

路点温升速率显著降低，最高温度可控制在≤120℃，且无明火、

无爆炸。而未采用此类安全设计的对照样本，穿刺后瞬间温度可

超过600℃并引发燃烧。此结果支撑了指南中对关键材料选型和

安全裕度设计的要求。

3.结构安全与机械完整性验证与分析

挤压测试：施加13kN压力至电芯变形量达30%。采用高强

度铝合金壳体、内部采用网状支撑结构的电芯，其壳体破裂风险

降低50%以上，且电解液泄漏量显著减少。而壳体厚度不足或焊

接工艺不佳的样本，在挤压下易过早失效。这验证了指南中关于

壳体机械强度、结构优化和制造工艺控制的重要性。

跌落与振动测试：模拟运输及日常使用场景。经过从1米高

度进行6个方向自由跌落后，内部极耳焊接牢固、采用缓冲泡棉

固定的电芯，其内阻变化率＜5%，性能稳定。振动测试后，电芯

未出现内部结构松动或外部连接件脱落。这些数据为制定电芯内

部结构固定和外部防护设计指引提供了依据。

4.环境适应性与长期可靠性验证与分析

高低温循环测试（-20℃至60℃，每个极端温度保持8小时，

循环20次）：具备良好电解液配方和电极界面的电芯，其容量

恢复率＞98%，且无析锂现象。而设计不当的电芯容量衰减可达

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5%-10%，并存在安全隐患。

高温存储与循环寿命测试（60℃环境下满电存储28天，以

及45℃下1C循环）：采用抗氧化添加剂和稳定粘结剂体系的电

芯，在高温存储后容量保持率≥85%，循环寿命可达800次（容

量保持率80%）。这表明材料级别的安全设计对提升电芯长期可

靠性至关重要。

通过上述系统性验证，积累了超过1500组有效数据。分析

表明，本指南所倡导的“本质安全优先”“冗余设计”“材料与

结构协同优化”等原则，能有效提升高能量密度电芯在极端条件

下的安全阈值。各项具体设计建议均有可靠的试验数据支撑，确

保了指南的实用价值和指导意义。

（二）技术经济论证

1.技术可行性论证

技术成熟度：指南中推荐的安全设计技术，如高性能隔膜、

内置PTC/CID、结构优化等，均为行业内已商业化或接近商业化

的成熟技术。主要电芯制造商已具备相应的研发和量产能力，无

需颠覆性技术突破。指南的作用在于系统化整合和标准化这些最

佳实践，降低企业技术选型难度。

实施路径清晰：对于电芯企业，遵循指南意味着在现有产品

开发流程（如DFMEA-设计失效模式与影响分析）中，嵌入更规

范的安全设计评审点。检测机构也可基于指南明确的验证方法，

开发相应的检测服务。技术迁移和应用的路径明确，可行性高。

从技术层面看，本指南的要求符合当前产业技术发展水平，

具备大规模推广应用的可行性。

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2.经济合理性论证

（1）企业成本效益分析

初期成本增加：采纳指南要求，预计会使单颗电芯的直接材

料成本（BOM）上升8%-20%，主要来自更高等级的隔膜、添加剂、

结构件以及更复杂的制造工艺。研发和测试验证的投入也会相应

增加。

长期效益显著：降低售后与风险成本：显著减少因潜在安全

问题导致的客户投诉、退货、召回乃至法律诉讼产生的巨大成本。

预计质量事故相关成本可降低50%以上。提升产品溢价与市场机

会：通过指南认证的电芯，可作为“高安全性能”卖点，进入高

端移动电源、专业户外储能等溢价更高的市场，预计产品毛利可

提升5-15个百分点。提升供应链效率：标准化的设计语言减少

了与上下游企业的沟通和适配成本，加速产品上市周期。

（2）社会效益分析：

保障公共安全：从根本上减少高能量密度移动电源因设计缺

陷引发的安全事故，保护消费者人身和财产安全，降低社会公共

安全成本。

促进行业良性竞争：将竞争焦点从单纯的能量密度“军备竞

赛”引导至“高能量密度与高安全性能并重”的健康轨道，有利

于行业长期可持续发展。

（三）预期经济效果

1.企业层面

领先企业：将凭借其技术积累，快速将指南要求转化为产品

竞争力，抢占高端市场，形成品牌护城河，预计2-3年内可在高

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安全等级电芯细分市场获得30%以上的主导性份额。

跟进企业：指南提供了清晰的技术追赶路径，通过投入研发

达到指南要求，可以避免被边缘化，实现转型升级。预计5年内，

行业中将涌现一批专注于高安全性能电芯的“隐形冠军”。

2.产业链层面

降低协作成本：统一的设计标准将使电芯厂与整机厂之间的

技术对接效率提升20%以上，缩短新产品研发周期。

驱动上游创新：对高性能安全材料（如特种隔膜