GB 40165-2021《固定式電子設備用鋰離子電池和電池組安全技術(shù)規(guī)范》發(fā)布并將于2022年5月1日起實施。本文對標準適用范圍、參考的標準、主要內(nèi)容和試驗樣品4個主要方面進行了簡單分析與介紹。

鋰離子電池安全強制性國家標準GB 40165-2021《固定式電子設備用鋰離子電池和電池組 安全技術(shù)規(guī)范》于2021年4月30日由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會發(fā)布，并將于2022年5月1日起實施。GB 40165-2021規(guī)定了固定式電子設備用鋰離子電池和電池組相關(guān)的電安全、環(huán)境安全、電池組系統(tǒng)功能性安全等要求和試驗方法。固定式電子設備用鋰離子電池在網(wǎng)絡機房、通信基站、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域有著廣泛的應用。相比于手機電池、筆記本電腦電池等，該類產(chǎn)品電池具有容量大，電壓高、工作電流大等特點，往往需要大量電池成組使用，一旦發(fā)生起火、爆炸引發(fā)的危害更大。GB 40165-2021的制定填補了該類產(chǎn)品用鋰離子電池安全標準的空白，以下將對該標準中的若干重要內(nèi)容進行解讀分析。

1.  標準的適用范圍

GB 40165-2021適用于“固定式電子設備”用的鋰離子電池和電池組。按照國際和國內(nèi)標準化的一般分類，電子設備主要包括以下4種：

（1）音視頻（AV）設備：例如電視機、DVD機、MP3/MP4播放器、照相機、攝像機等；

（2）信息技術(shù)（IT）設備：例如計算機、掃描儀、打印機、復印機、網(wǎng)絡設備、掃碼儀、驗鈔機等；

（3）通信技術(shù)設備：手機、電話、基站、傳真機、調(diào)制解調(diào)器等；

（4）測量控制設備：電壓表、電流表、測溫儀、數(shù)據(jù)采集儀、示波器等。

電子設備種類眾多，在鋰離子電池領(lǐng)域，根據(jù)其宿主設備的特點和應用環(huán)境將電子設備分為了兩類，即便攜式電子產(chǎn)品和固定式電子設備。

根據(jù)GB 31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》定義，便攜式電池產(chǎn)品是指不超過18kg的預定可由使用人員經(jīng)常攜帶的移動式電子產(chǎn)品。根據(jù)GB 40165-2021定義，固定式電子設備是指預定不可由使用人員經(jīng)常攜帶的電子設備。包括了不可攜帶使用的電子設備以及超過18kg的移動式電子設備。本標準規(guī)定的固定式電子設備范圍如圖1所示。 

圖片圖1  標準規(guī)定的固定式電子設備范圍

固定式電子設備包括：

（1）固定式信息技術(shù)設備（IT設備）：對某些需要備用電源或者外場使用的信息技術(shù)設備需要使用鋰離子電池，如機架備用電源、機房備用電源。

（2）固定式音視頻設備（AV設備）及類似設備：如偏遠地區(qū)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，不方便架設電網(wǎng)，采用鋰離子電池儲電。

（3）固定式通信技術(shù)設備（CT設備）：例如偏遠地區(qū)無線通信基站、集團電話（程控電話交換機）采用鋰離子電池作為儲能電源或者備用電源。

（4）固定式測量控制和實驗室電子設備及類似設備。

上述列舉的固定式電子設備并未包括所有的設備，因此未列出的設備也可能包含在本標準的范圍內(nèi)。例如不間斷電源 (UPS)、應急電源（EPS）、路燈、道路交通設備、景觀照明設備、家庭光伏儲能設備。目前報批中的電子行業(yè)標準《分布式儲能用鋰離子電池和電池組性能規(guī)范 第1部分：家庭儲能》和《分布式儲能用鋰離子電池和電池組性能規(guī)范 第2部分：道路交通與景觀照明設施》中明確規(guī)定了鋰離子電池和電池組的安全性應滿足GB 40165《固定式電子設備用鋰離子電池和電池組安全技術(shù)規(guī)范》的要求。

2.  標準的參考標準

GB 40165-2021為我國自主制定的標準，在該標準的起草過程中，重點參考和借鑒了類似的國際標準IEC 62619:2017《含堿性或其它非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組——工業(yè)設備用鋰蓄電池和電池組安全要求》。

IEC 62619:2017是一項針對鋰離子電池和電池組的基礎標準，規(guī)定的宿主設備為“工業(yè)設備”，適用于多種工業(yè)設備用電池和電池組，包括對這些電池和電池組的通用要求和最低要求。以下為IEC 62619:2017范圍內(nèi)的電池和電池組設備的部分舉例：

（1）固定式設備：電信、不間斷電源（UPS）、電能存儲系統(tǒng)、公用配電屏、應急電源及類似設備。

（2）運輸設備：起重叉車、高爾夫球車、AGV（自動導引車）、鐵路及海運，公路車輛除外。

運輸設備（如起重叉車、高爾夫球車等）并不屬于“電子設備”，因此其所使用的鋰離子電池并不適用于GB 40165-2021。

國際電工委員會（IEC）在IEC 62619:2017基礎上，根據(jù)各類工業(yè)設備的附加和特殊要求制定了多項具體行業(yè)設備用電池標準，如適用于電力儲能的鋰離子電池標準IEC 63056:2020，如圖2所示。

圖片圖2  IEC 62619適用的多種工業(yè)設備

為了更好地與GB 40165-2021協(xié)調(diào)互補，IEC 62619:2017和IEC 63056:2020的國家標準轉(zhuǎn)化立項工作也正在進行中。

聯(lián)合國危險貨物運輸專家委員會（UN/CETDG）制定了《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書——試驗和標準手冊》，其中第38.3節(jié)（簡稱UN38.3）規(guī)定了鋰電池在運輸過程中的安全性測試方法及要求，這也是目前國際上比較公認的鋰電池運輸安全規(guī)范。GB 40165-2021也考慮了鋰電池運輸過程中的安全性，在制定過程中相應的試驗項目和測試方法基本與UN38.3保持一致。

3.  標準的主要內(nèi)容

只有涉及安全性時才進行本標準規(guī)定的試驗。本標準規(guī)定的鋰離子電池和電池組的安全性從下列兩種應用條件加以考慮：

a）預期使用；

b）合理可預見誤用或濫用以及故障條件。

本標準中規(guī)定的安全要求和試驗方法可以按照下幾種方式進行分類：

● 首先是一般安全要求（第5章），包括對文件和標志的要求；

● 其次是電池的安全要求和試驗方法（第6~7章），包括電池電安全（第6章）和電池環(huán)境安全（第7章）；

● 再次是電池組（系統(tǒng)）的安全要求和試驗方法（第8~9章），包括電池組環(huán)境安全（第8章）和電池組系統(tǒng)功能性安全（第9章）；

● 最后是系統(tǒng)安全（第10章），系統(tǒng)安全要求及測試方法應當符合GB 4943.1-2011及相關(guān)標準，或其替代標準。

表1為電池的型式試驗項目。

表2為電池組/電池組系統(tǒng)的型式試驗項目。

4.  試驗樣品

與便攜式電子產(chǎn)品相比，固定式電子設備一般使用的電池容量大，電壓高、工作電流大，需要多節(jié)電池串并聯(lián)成組使用。試驗樣品包含電池（電芯）、電池并聯(lián)塊、模組、電池組、系統(tǒng)等不同層次。

根據(jù)本標準的定義，鋰離子電池（電芯）是指依靠鋰離子在正極和負極之間移動實現(xiàn)化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，并被設計成可充電。該裝置通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、容器和端子等。

電池并聯(lián)塊是指多個電池并聯(lián)在一起的配置，可能有也可能沒有保護裝置[如熔斷器或正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)]和監(jiān)控電路。由于它尚未安裝外殼、終端裝置和電子控制裝置，因而還不能使用。

模塊是指多個電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起的配置，可能有也可能沒有保護裝置[如熔斷器或正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)]和監(jiān)控電路。

電池組是指由一個或多個電池或模塊電氣聯(lián)接的能量存儲裝置。它可以包括給電池組系統(tǒng)提供信息（如電池電壓）的保護和監(jiān)控裝置，也可以包含由終端或其他互聯(lián)裝置提供的保護罩。

電池組系統(tǒng)是指由一個或多個電池，模塊或電池組組成的系統(tǒng)。它有電池組管理系統(tǒng)（BMS），如果發(fā)生過充、過流、過放和過熱，電池管理系統(tǒng)會動作。它可以包含冷卻或加熱裝置，有的甚至包含了充放電模塊和逆變模塊。電池組系統(tǒng)一般組成如圖3所示，BMS位置舉例如圖4所示。

圖片圖3  電池組系統(tǒng)的一般組成

圖片圖4  BMS位置舉例

電池的型式試驗樣品優(yōu)先使用電池，也可使用電池并聯(lián)塊或模塊代替電池。當有爭議時，以使用電池進行試驗的結(jié)果為準。電池組/電池組系統(tǒng)的型式試驗樣品使用電池組/電池組系統(tǒng)（二選一），如果電池組系統(tǒng)可拆分為小的單元，單元可代替電池組系統(tǒng)進行試驗。制造商可對單元添加最終電池組系統(tǒng)具有的功能。制造商應明確聲明每一項測試的測試單元。

此外，需要注意的是，參考UN38.3，總質(zhì)量超過500g的鋰離子電池定義為大型鋰離子電池，總質(zhì)量超過12 kg的鋰離子電池組定義為大型鋰離子電池組。大型鋰離子電池和電池組在進行溫度循環(huán)、振動、加速度沖擊和跌落試驗時條件有所不同。

5.  結(jié)語

本文從適用范圍、參考標準、主要內(nèi)容和試驗樣品4個主要方面對GB 40165-2021《固定式電子設備用鋰離子電池和電池組 安全技術(shù)規(guī)范》進行了簡單分析與介紹。該標準從電池（電芯）、電池并聯(lián)塊、模組、電池組、系統(tǒng)等不同層次規(guī)定了固定式電子設備用鋰離子電池和電池組（系統(tǒng)）電安全、環(huán)境安全、功能性安全等要求和試驗方法。該標準制定實施之后，將對后續(xù)的合格評定和市場準入提供重要的參考依據(jù)，對提高相應產(chǎn)品安全質(zhì)量水平有著重要的意義。

*劉冉冉   何鵬林   王曉冬  |  中國電子技術(shù)標準化研究院

*本文刊登于《產(chǎn)品安全與召回》2021年第4期——召回手記·研究欄目，轉(zhuǎn)載請標明來源。