祝夏雨，金朝慶，趙鵬程，邱景義，陸 林，明 海

?

國(guó)內(nèi)外動(dòng)力鋰電池安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范綜述

祝夏雨1,2，金朝慶1，趙鵬程1，邱景義1,2，陸 林1,2，明 海1,2

（1防化研究院，北京 100191；2北方軍用電池試驗(yàn)檢測(cè)中心，北京 102205）

研究了國(guó)內(nèi)外具有代表性的動(dòng)力鋰電池安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，包括ISO 12405、IEC 62660、SAE J2464、SAE J2929、UL 2580、ECE R100-02、GB/T 31485、GB/T 31467.3和FreedomCAR。將安全性測(cè)試項(xiàng)目分為機(jī)械安全性、環(huán)境安全性和電氣安全性3類，詳細(xì)介紹了各試驗(yàn)項(xiàng)目在不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的具體參數(shù)，總結(jié)了我國(guó)國(guó)標(biāo)與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的異同，最后指出了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的不足，提出了改進(jìn)意見(jiàn)。

動(dòng)力鋰電池；安全性測(cè)試；標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，世界各國(guó)不斷加大對(duì)新能源汽車的政策支持，特斯拉等車企也紛紛推出新車型，由此帶來(lái)了全球電動(dòng)車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。據(jù)國(guó)際能源署（international energy agency，IEA）發(fā)布的《2018全球電動(dòng)汽車展望》報(bào)告，2017年，全球電動(dòng)汽車銷量達(dá)到114.8萬(wàn)輛，相比2016年大幅增長(zhǎng)了54%。截止2017年，全球電動(dòng)汽車保有量已超過(guò)310萬(wàn)輛[1]。但是，電動(dòng)汽車的著火爆炸事故多次發(fā)生，使安全問(wèn)題成為廣大消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。在此背景下，世界各國(guó)和相關(guān)國(guó)際組織紛紛出臺(tái)動(dòng)力電池安全性檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范動(dòng)力電池的安全使用。

目前，國(guó)內(nèi)外涉及動(dòng)力電池安全性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范如表1所示。其中，ISO（international organization for standardization，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）、IEC（international electrotechnical commission，國(guó)際電工委員會(huì)）、SAE International（society of automotive engineers，國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)）發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的參考借鑒意義，如我國(guó)的GB/T 31467系列標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)參數(shù)與ISO 12405系列標(biāo)準(zhǔn)有很多相似之處，日本的JIS C8715-2-2012《工業(yè)應(yīng)用二次鋰電池第2部分：試驗(yàn)和安全要求》[2]規(guī)定，道路車輛用電池優(yōu)先適用IEC 62660系列標(biāo)準(zhǔn)。UL 2580是美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所（UL）發(fā)布的動(dòng)力鋰電池標(biāo)準(zhǔn)，它涵蓋內(nèi)容全面，既包含了單體電池、電池模塊、電池堆及電池系統(tǒng)的電性能、環(huán)境適用性和安全性方面的要求，又包含了生產(chǎn)線上針對(duì)電池組零部件的基本安全測(cè)試，同時(shí)在電池管理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及保護(hù)線路設(shè)計(jì)方面加強(qiáng)了安全性審查要求[3]。ECE R100是聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（the united nations economic commission for europe）汽車法規(guī)，該標(biāo)準(zhǔn)分兩部分，其中第2部分對(duì)車用的可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)（rechargeable energy storage system，REESS）的安全性做了詳細(xì)規(guī)定[4]。GB/T 31485與GB/T 31484、GB/ T31486是由QC/T 743與QC/T 744標(biāo)準(zhǔn)演化而來(lái)的，側(cè)重與單體電池和模組層級(jí)的檢測(cè)。其將QC/T 743與QC/T 744標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了重新劃分，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，制定了更符合電動(dòng)汽車實(shí)際使用情況的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)不再局限于鋰離子電池這一類型的動(dòng)力電池，而是包括所有的動(dòng)力電池類型[5]。除上述標(biāo)準(zhǔn)外，美國(guó)能源部的FreedomCAR計(jì)劃在2005年推出了電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池安全測(cè)試手冊(cè)，對(duì)動(dòng)力電池的安全性測(cè)試做了全面的規(guī)定[6]。

表1 國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池安全性相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范列表

根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的特性，一般可以將安全性測(cè)試分為機(jī)械安全性測(cè)試（振動(dòng)、沖擊、跌落、針刺等）、環(huán)境安全性測(cè)試（熱沖擊、熱穩(wěn)定性、起火等）、電氣安全性測(cè)試（短路、過(guò)充電、過(guò)放電等）[7]。表2列出了各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的安全性測(cè)試項(xiàng)目。其中，熱沖擊循環(huán)、短路、過(guò)充電、過(guò)放電、振動(dòng)、機(jī)械沖擊、擠壓等應(yīng)用較為廣泛的項(xiàng)目將在下文詳細(xì)介紹。鹽霧、低氣壓兩個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用較少，只有中國(guó)的兩個(gè)國(guó)標(biāo)中有規(guī)定，不具有對(duì)比性，因此不做詳細(xì)介紹。就濕熱試驗(yàn)而言，ISO 12405系列標(biāo)準(zhǔn)[8-10]引用了IEC 60068-2-30，GB/T 31467.3—2015[11]引用了GB/T 2423.4，而GB/T 2423.4[12]等同采用IEC 60068-2-30，因此，所有的濕熱試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)都相同，本文也不做詳細(xì)介紹。

表2 各標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范檢測(cè)項(xiàng)目一覽表

注：C代表cell，電池單體；M代表module，電池模塊；P代表pack，電池堆；S代表system，電池系統(tǒng)，下文同。

1 機(jī)械安全性

1.1 振 動(dòng)

振動(dòng)（vibration）在電動(dòng)汽車的行駛過(guò)程中是不可避免的，因此，本文中幾乎所有的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范都將其列為安全性檢測(cè)項(xiàng)目。振動(dòng)試驗(yàn)的頻率、功率 譜密度等參數(shù)在不同標(biāo)準(zhǔn)中差異較大，具體試驗(yàn)條件如表3所示。為了更清晰地比較不同標(biāo)準(zhǔn)中的主要振動(dòng)參數(shù)，圖1和圖2分別顯示了正弦掃頻和隨機(jī)振動(dòng)的主要參數(shù)。正弦掃描測(cè)試通常用于識(shí)別產(chǎn)品共振，而隨機(jī)振動(dòng)通常模擬樣品將經(jīng)歷的日常生活場(chǎng)景[7]。

表3 各標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范中振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)

①樣品質(zhì)量>12 kg時(shí)，為9.8～19.6 m/s2；樣品質(zhì)量<12 kg時(shí)，為9.8～78.5 m/s2；②V代表vertical，垂直方向；L代表longitudinal，縱向；T代表transversal，橫向；下文同；③根據(jù)SAE J2380_201312，最大值為92.6 h；④根據(jù)SAE J2380_201312，垂直方向的樣品SOC為20%和100%，縱向和橫向的樣品SOC為60%。

圖1 各種標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的振動(dòng)參數(shù)（正弦波）

ISO 12405-1(2,3)[8-10]和IEC 62660-2(3)[13-14]的振動(dòng)參數(shù)引用了IEC 60068-2-64，其中前者是表3所示標(biāo)準(zhǔn)中唯一一個(gè)要求在不同溫度條件下（-40 ℃、+25 ℃、+75 ℃）進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)（系列）。GB/T 31467.3—2015[11]最初的振動(dòng)試驗(yàn)參考了ISO 12405系列標(biāo)準(zhǔn)，振動(dòng)參數(shù)與其相同。2017年，該標(biāo)準(zhǔn)將振動(dòng)試驗(yàn)修改為正弦振動(dòng)，具體試驗(yàn)參數(shù)與ECE R100-02相同。SAE J2929_2013[15]的正弦掃頻引用了UN 38.3-2015，隨機(jī)振動(dòng)引用了SAE J2380，其中正弦掃頻規(guī)定根據(jù)樣品的質(zhì)量選擇不同的試驗(yàn)參數(shù)。UL 2580-2013[16]的單體電池振動(dòng)通過(guò)IEC 62660-2間接引用了IEC 60068-2-64。電池模塊和電池堆振動(dòng)引用了SAE J2380。FreedomCAR[6]的隨機(jī)振動(dòng)雖未明確聲明引用SAE J2380，但其振動(dòng)參數(shù)與后者相同。

從振動(dòng)試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間上看，最長(zhǎng)的為92.6 h，最短的為3 h，可見(jiàn)振動(dòng)試驗(yàn)更多地只是代表電池的短期濫用，而不是長(zhǎng)期的機(jī)械耐久性。IEC 63660-2(3)[13-14]未提及振動(dòng)方向，ECE R100-02- 2013[4]和GB/T 31487.3—2015[11]僅從垂直方向進(jìn)行振動(dòng)，其余標(biāo)準(zhǔn)均是從3個(gè)互相垂直的方向上進(jìn)行振動(dòng)，能全面地評(píng)估電池在使用過(guò)程中可能遭受的振動(dòng)。對(duì)于測(cè)試樣品的荷電狀態(tài)（SOC），各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定不盡相同，從20%到100%不一而足。

1.2 機(jī)械沖擊

機(jī)械沖擊（mechanical shock）旨在評(píng)估電動(dòng)汽車突然加速/減速對(duì)電池的影響。從正常行駛過(guò)程中的加減速、高速行駛時(shí)壓到路緣石到汽車發(fā)生車禍，這些場(chǎng)景都可以通過(guò)機(jī)械沖擊進(jìn)行模擬或部分模擬。各種標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范對(duì)機(jī)械沖擊的試驗(yàn)條件（峰值加速度、持續(xù)時(shí)間等）的規(guī)定存在很大差異，如表4所示。另外，ISO 12405-3-2014[10]在機(jī)械沖擊的條目中還引用了ECE R100-02，但后者的機(jī)械沖擊試驗(yàn)應(yīng)為碰撞試驗(yàn)[4]。

SAE J2464_2009[17]和SAE J2929_2013[15]都引用了UN 38.3-2015，根據(jù)樣品的質(zhì)量選擇試驗(yàn)參數(shù)，質(zhì)量小的峰值加速度大、持續(xù)時(shí)間短。這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單體電池和質(zhì)量較小的電池模塊/電池系統(tǒng)采用了遠(yuǎn)高于其他標(biāo)準(zhǔn)的峰值加速度。盡管適用范圍不同，但I(xiàn)SO 12405-1(2,3)[8-10]、IEC 62660-2(3)[13-14]以及UL 2580-2013[16]的電池單體部分等6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械沖擊試驗(yàn)都通過(guò)ISO 16750-3[18]間接地引用了IEC 60068?2-27[19]。FreedomCAR[6]將沖擊試驗(yàn)分為兩個(gè)水平：低水平（測(cè)試后樣品很可能不會(huì)損壞）、中等水平（測(cè)試后樣品可能無(wú)法正常工作）。此外，F(xiàn)reedomCAR除了半正弦波外，還允許使用其他的脈沖波形，而其他標(biāo)準(zhǔn)都要求采用半正弦波。FreedomCAR規(guī)定的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于其他標(biāo)準(zhǔn)，峰值加速度則低于其他標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 31467.3—2015在沖擊方向、沖擊次數(shù)、峰值加速度、持續(xù)時(shí)間等各方面的嚴(yán)酷程度均弱于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮適當(dāng)提高嚴(yán)酷等級(jí)。

圖2 各種標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的振動(dòng)參數(shù)（隨機(jī)振動(dòng)）

表4 各標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范中機(jī)械沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)

①應(yīng)施加在與車輛遭受沖擊加速度相同的方向，如果該方向未知，則在所有6個(gè)空間方向上施加；②對(duì)單體電池，峰值加速度為150，當(dāng)單體電池質(zhì)量大于0.5 kg時(shí)，峰值加速度是50；對(duì)電池模塊，質(zhì)量<12 kg時(shí)，峰值加速度150，質(zhì)量312 kg時(shí)，峰值加速度50；電池堆的峰值加速度為25；③單體電池持續(xù)時(shí)間6 ms，當(dāng)單體電池質(zhì)量大于0.5 kg時(shí)，持續(xù)時(shí)間也可以是11 ms；對(duì)電池模塊，質(zhì)量<12 kg時(shí)，持續(xù)時(shí)間6 ms，質(zhì)量312 kg時(shí)，持續(xù)時(shí)間11 ms；電池堆的持續(xù)時(shí)間為15 ms；④電池系統(tǒng)的質(zhì)量<12 kg時(shí)，峰值加速度150，質(zhì)量312 kg時(shí)，峰值加速度50；電池堆的峰值加速度為25；⑤電池系統(tǒng)的質(zhì)量<12 kg時(shí)，持續(xù)時(shí)間6 ms，質(zhì)量312 kg時(shí)，持續(xù)時(shí)間11 ms；電池堆的持續(xù)時(shí)間為15 ms。

1.3 碰 撞

碰撞（crash）試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證樣品在車輛碰撞帶來(lái)的慣性負(fù)載下的安全性能，因此在ISO 12405-3: 2014中也稱為車輛碰撞時(shí)的慣性負(fù)載（inertial load at vehicle crash）。該檢測(cè)項(xiàng)目與機(jī)械沖擊有一定的相似性。ECE R100-02-2013[4]雖然名為機(jī)械沖擊（mechanical shock），但實(shí)際上是碰撞試驗(yàn)。此外，ISO 12405-3: 2014[10]和GB/T 31467.3—2015[12]兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了該試驗(yàn)項(xiàng)目，值得一提的是，3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的碰撞試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)完全相同。

圖3中連線為加速度下限值，連線為加速度上限值，實(shí)際的試驗(yàn)脈沖需在兩者之間。表5列出了不同的車型/重量的具體加速度值。對(duì)比表4和表5，可以發(fā)現(xiàn)碰撞試驗(yàn)的加速度值 要遠(yuǎn)低于機(jī)械沖擊試驗(yàn)，脈沖持續(xù)時(shí)間則長(zhǎng)于機(jī)械沖擊試驗(yàn)?？梢?jiàn)碰撞試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)低于機(jī)械沖 擊試驗(yàn)。

圖3 碰撞試驗(yàn)脈沖圖

1.4 擠 壓

擠壓（crush）試驗(yàn)用于評(píng)估汽車遭遇事故或其他外力作用時(shí)的持續(xù)作用力對(duì)電池外形及安全性能的影響。在ISO 12405-3:2014[10]中該項(xiàng)測(cè)試稱為汽車碰撞中的接觸力（contact force at vehicle crash），在SAE J2929_2013[15]中稱為電池外殼完整性（battery enclosure integrity）。擠壓試驗(yàn)通常通過(guò)一個(gè)帶有規(guī)定形狀的鋼板向電池施加作用力，直到達(dá)到規(guī)定的壓力值或產(chǎn)生一定的形變或出現(xiàn)突然的電壓降為止，詳細(xì)試驗(yàn)參數(shù)如表6所示。

表5 碰撞試驗(yàn)參數(shù)表

①樣品重量的1000倍；②一個(gè)直徑為樣品直徑一半的圓柱形物品；③根據(jù)擠壓面接觸的單體電池?cái)?shù)量選擇擠壓力，最小200 kN，最大500 kN。

有4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)相對(duì)的力值大小（樣品重量的1000倍），其余標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定了一個(gè)固定力值（如100 kN）。對(duì)重量較小的電池，其重量的1000倍可能不足以實(shí)現(xiàn)所需要的擠壓程度，也不足以模擬車輛碰撞中的擠壓；如果電池的重量較大，則1000倍的力值可能遠(yuǎn)超實(shí)際碰撞中遭受的力值。此外，并不是所有標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)擠壓速度進(jìn)行了規(guī)定，但GB/T 31485—2015[20]規(guī)定的擠壓速度顯著高于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。除SAE J2464_2009[17]和FreedomCAR[6]規(guī)定在樣品最薄弱的位置施加擠壓力外，其他標(biāo)準(zhǔn)均未對(duì)擠壓位置做出規(guī)定。

1.5 針 刺

針刺（penetration）試驗(yàn)通過(guò)將鋼針以一定速度貫穿樣品來(lái)評(píng)估電池的安全性。鋼針穿過(guò)電池，破壞了電極和隔膜的完整性，從而造成電池內(nèi)短路，不斷產(chǎn)生熱量。針刺試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)較高，本文介紹的標(biāo)準(zhǔn)中只有3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)包含該試驗(yàn)。根據(jù)測(cè)試樣品的差異，針刺試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)（針刺深度、鋼針直徑、針刺速度等）有較大差異，見(jiàn)表7。SAE J2464_2009[17]和GB/ T31485—2015[20]都要求鋼針在貫穿樣品后仍在樣品中保持1 h，而FreedomCAR[6]未作規(guī)定。

近年來(lái)，不少研究人員對(duì)針刺試驗(yàn)的效用提出了質(zhì)疑，主要是基于以下三個(gè)原因[21-22]：一是該試驗(yàn)并不能完全代表實(shí)際發(fā)生的事件；二是該試驗(yàn)不能代表自發(fā)的內(nèi)短路[21, 23-24]；三是有許多其他參數(shù)可以強(qiáng)烈影響試驗(yàn)結(jié)果，例如鋼針?biāo)俣取撫槼叽绾碗姵豐OC[25-27]。

1.6 翻 轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)（rollover）試驗(yàn)?zāi)M汽車在事故中可能遭遇的翻轉(zhuǎn)、顛覆，在一些標(biāo)準(zhǔn)（UL2580-2013，SAE J2929_2013）中也被稱為旋轉(zhuǎn)（rotation）。各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)的參數(shù)如表8所示，其中，SAE J2929_2013[15]未單獨(dú)規(guī)定翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目被包含在擠壓試驗(yàn)項(xiàng)目中，要求在擠壓試驗(yàn)后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

可以將上述5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)大致分為3類：SAE J2464_2009[17]、FreedomCAR[6]、GB/T 31467.3—2015[11]三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都要求先以360°/min（6°/s）的速率將樣品旋轉(zhuǎn)一周，隨后以90°為步進(jìn)增量，每個(gè)位置保持60 min，旋轉(zhuǎn)一周。所不同的是，SAE J2464_2009和FreedomCAR未規(guī)定旋轉(zhuǎn)軸，GB/T 31467.3—2015規(guī)定樣品需要軸軸2個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。SAE J2929_2013[15]要求樣品在1～3 min內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，然后保持5 min，旋轉(zhuǎn)一周。UL 2580_2013[16]要求樣品以90°/15s的速度旋轉(zhuǎn)一周，且需在2個(gè)或3個(gè)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且特別指出富液式鉛酸電池不進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。

1.7 跌 落

跌落（drop）試驗(yàn)?zāi)M動(dòng)力電池從車輛中意外滑落或從高處跌落的情景。該試驗(yàn)要求樣品以一定方向從規(guī)定的高度自由跌落到地面上（見(jiàn)表9）。

①1～3min內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°；②對(duì)于只有2個(gè)對(duì)稱軸的電池，如圓柱形電池，則繞2個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。

表9 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范跌落試驗(yàn)參數(shù)表

①最大可能跌落距離且不小于1 m

除了FreedomCAR[6]要求跌落在圓柱形鋼棒的圓柱面外，其余標(biāo)準(zhǔn)均要求跌落在混泥土地面或堅(jiān)硬平面。就跌落高度而言，SAE J2464_2009、GB/T 31485—2015、GB/T 31467.3—2015規(guī)定了從1～2m不等的固定的跌落高度[11,17,20]，SAE J2929_2013和UL 2580_2013規(guī)定應(yīng)從最可能跌落的高度 落下且跌落高度至少為1 m[15-16]，F(xiàn)reedomCAR[6]要求跌落高度不超過(guò)10 m，具體高度根據(jù)電池的制造、組裝和正常使用期間的可靠濫用條件來(lái)確定。UL 2580_2013[16]規(guī)定至少跌落1次，當(dāng)僅跌落1次時(shí)，不能水平跌落，應(yīng)該將樣品傾斜10°，讓邊緣與地面接觸；當(dāng)?shù)浯螖?shù)大于1次時(shí)，應(yīng)該至少有1次非水平跌落。其余標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)跌落次數(shù)有規(guī)定。

2 環(huán)境安全性

2.1 熱沖擊循環(huán)

熱沖擊循環(huán)（thermal shock cycling）試驗(yàn)在不同標(biāo)準(zhǔn)有不同的名稱，如溫度循環(huán)（temperature cycling，IEC 62660-2(3)、GB/T 31485—2015）、溫度沖擊（GB/T 31467.3—2015）、熱沖擊（thermal shock，SAE J2929_2013）、熱循環(huán)（thermal cycling，UL 2580_2013）。該試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證動(dòng)力電池抵抗環(huán)境溫度突然快速變化的能力，是應(yīng)用最為廣泛的試驗(yàn)項(xiàng)目，本文中所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都包括了該項(xiàng)目。該試驗(yàn)要求樣品在兩個(gè)極端溫度間快速轉(zhuǎn)換，并保持一定的時(shí)間，循環(huán)5次或更多次數(shù)，具體參數(shù)如表10所示。需要注意的是，試驗(yàn)前需關(guān)閉相關(guān)的熱控制裝置或冷卻裝置。

從表10可以看出，除IEC 62660-2:2010[13]對(duì)樣品工作時(shí)的試驗(yàn)要求最低溫度為-20 ℃外，其余標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的最低溫度均為-40 ℃，而最高溫度的要求則不盡相同，從+60 ℃到+85 ℃不等。溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間間接規(guī)定了溫度變化速率，IEC 62660-2(3)和GB/T 31485—2015的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，均在2 h以上[13-14]，其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間則都在30 min以內(nèi)。循環(huán)次數(shù)大部分為5次或30次，一般而言，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)的循環(huán)次數(shù)多，但GB/T 31485—2015[20]例外。需要說(shuō)明的是，SAE J2929_2013[15]引用了UN 38.3和SAE J2464_2009，規(guī)定兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)都可以選用。UL 2580_2013[16]引用了SAE J2464_2009和IEC 62660-2:2010的樣品不工作部分，按照樣品類型分別選用引用的標(biāo)準(zhǔn)。

表10 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)參數(shù)表

①最低溫到最高溫150 min，最高溫到最低溫130 min；②最低溫90 min，最高溫110 min；③電池堆的溫度均勻性達(dá)到±5 ℃；④質(zhì)量大于12 kg時(shí)，試驗(yàn)溫度下的保持時(shí)間至少12 h。

2.2 熱穩(wěn)定性

熱穩(wěn)定性（thermal stability）試驗(yàn)也稱為高溫耐受力（high temperature endurance，IEC 62660-2(3)）試驗(yàn)、加熱（heating，UL 2580_2013、GB/T 31485—2015）試驗(yàn)，用于評(píng)估電池在高溫下的穩(wěn)定性，具體試驗(yàn)參數(shù)如表11所示。

本文所述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中有6項(xiàng)包含了熱失控試驗(yàn)，按照試驗(yàn)過(guò)程可以將其分為2類。第一類是IEC 62660-2:2010、IEC 62660-3:2016、UL 2580_2013、GB/T 31485—2015，其中UL 2580_2013[16]直接引用了IEC 62660-2:2010，這類標(biāo)準(zhǔn)要求以5 ℃/min的速率直接加溫到規(guī)定的溫度，保持30 min或120 min后停止加熱；第二類是SAE J2464_2009、FreedomCAR，這類標(biāo)準(zhǔn)要求以5 ℃的步長(zhǎng)步進(jìn)加熱，且在每個(gè)溫度下保持一定時(shí)間，直到達(dá)到規(guī)定的溫度或者樣品出現(xiàn)嚴(yán)重事故，隨后從最后一個(gè)溫度階梯開始，以2 ℃的步長(zhǎng)步進(jìn)升溫，且在每個(gè)溫度下至少保持1 h，直至樣品出現(xiàn)熱失控，從而確定熱失控溫度。第一類熱失控試驗(yàn)更注重評(píng)估電池在高溫下的穩(wěn)定性，而第二類試驗(yàn)更注重估計(jì)電池的熱失控溫度。

2.3 起 火

起火（fire）試驗(yàn)通過(guò)將電池樣品暴露在火中或者通過(guò)模擬手段，評(píng)估電池在遭遇起火時(shí)的安全性能。這類試驗(yàn)的名稱不盡相同，本文將外部火燒（GB/T 31467.3—2015）、暴露在火中（exposure to fire，ISO 12405-3:2014）、高溫危險(xiǎn)（high temperature hazard，SAE J2464_2009）、暴露于模擬車輛火災(zāi)（exposure to simulated vehicle fire，SAE J2929_ 2013）、外部火災(zāi)暴露（external fire exposure，UL 2580_2013）、內(nèi)部火災(zāi)暴露（internal fire exposure，UL 2580_2013）、燃燒拋射（projectile，UL 2580_2013）、防火性能（fire resistance，ECE R100-02_2013）、模擬燃料火災(zāi)（simulated fuel fire，F(xiàn)reedomCAR）等試驗(yàn)都?xì)w為一類，統(tǒng)一稱為起火試驗(yàn)。

ISO 12405-3:2014、ECE R100-02_2013和GB/T 31467.3—2015的試驗(yàn)過(guò)程相似，將燃料放入平盤容器中，點(diǎn)燃預(yù)熱60s后再將平盤放至樣品下方，使其直接暴露在火焰下方70 s，隨后將蓋板蓋住平盤，保持60 s，結(jié)束試驗(yàn)[4,10,12]。SAE J2464_2009和FreedomCAR 的試驗(yàn)過(guò)程相似，不采用明火進(jìn)行試驗(yàn)，而是通過(guò)將樣品放入圓柱形金屬銅中，90 s內(nèi)加熱到890 ℃，保持10 min或出現(xiàn)其他阻止試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行的情況[6,17]。SAE J2929_2013[15]未對(duì)試驗(yàn)過(guò)程作具體規(guī)定，由負(fù)責(zé)組織規(guī)定詳細(xì)細(xì)節(jié)，同時(shí)提供了SAE J2464、ECE R34、 SAE J2579、Korean MVSS 18-3、FMVSS 304等可供參考的標(biāo)準(zhǔn)。UL 2580_2013[16]有3個(gè)起火試驗(yàn)類的測(cè)試項(xiàng)目。外部燃燒試驗(yàn)采用明火將樣品加熱至590 ℃，隨后保持20 min。內(nèi)部燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證的是單體電池?zé)崾Э睾髮?duì)整個(gè)電池堆的影響，通過(guò)加熱、針刺等手段在10 min內(nèi)促使中心位置的電池單體熱失控，觀察電池堆的狀況，該試驗(yàn)只適用于鋰離子電池。燃燒拋射引用了UL 1642-2012，使樣品直接暴露在明火中，直至著火或爆炸。

表11 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中熱穩(wěn)定性試驗(yàn)參數(shù)表

①最高工作溫度以上300℃或發(fā)生發(fā)生泄氣、嚴(yán)重毀壞等嚴(yán)重事件；②自加熱是指升溫速率大于1℃/min；③檢測(cè)到自加熱或達(dá)到最高工作溫度以上200 ℃或發(fā)生泄氣、嚴(yán)重毀壞等嚴(yán)重事件；④鋰離子電池最高溫度為（130±2）℃，金屬氫化物鎳電池最高溫度為（80±2）℃；⑤鋰離子電池保持時(shí)間為30 min，金屬氫化物鎳電池保持時(shí)間為120 min。

表12 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中起火試驗(yàn)參數(shù)表

2.4 浸 泡

浸泡（immersion）試驗(yàn)，在中國(guó)國(guó)標(biāo)中稱為海水浸泡，評(píng)估電池被水浸沒(méi)時(shí)的安全性。該試驗(yàn)要求樣品被一定濃度的鹽水浸沒(méi)并保持規(guī)定時(shí)間。各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的浸泡試驗(yàn)具體參數(shù)如表13所示。

ISO 12405-3:2014[10]雖然包含了浸泡試驗(yàn)，但并未對(duì)鹽水濃度和保持時(shí)間等試驗(yàn)參數(shù)作具體規(guī)定，只是指出浸泡試驗(yàn)最壞的結(jié)果是造成電池短路，可能釋放出有毒氣體。各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浸泡試驗(yàn)的鹽度規(guī)定不同，一般為3.5%或5%，其中前者是全球海水的平均鹽度，保持時(shí)間為1～2 h。

2.5 過(guò) 熱

過(guò)熱（overheat）試驗(yàn)旨在評(píng)估溫度控制失效或其他保護(hù)功能失效對(duì)內(nèi)部過(guò)熱的影響。本文將無(wú)熱控制/冷卻（Loss of thermal control/cooling，ISO 12405-3:2014）、無(wú)熱管理循環(huán)（cycling without Thermal Management, SAE J2464_2009）、單點(diǎn)熱控制系統(tǒng)故障（single point thermal control system failure，SAE J2929_2013）、過(guò)溫保護(hù)（over- temperature protection，ECE R100-02_2013）、快速充放電（rapid charge/discharge，F(xiàn)reedomCAR）5項(xiàng)試驗(yàn)歸為此類。這類試驗(yàn)均要求試驗(yàn)前關(guān)閉冷卻系統(tǒng)或熱控制系統(tǒng)，然后用一定倍率充放電，各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范過(guò)熱試驗(yàn)具體參數(shù)如表14所示。

表13 各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范浸泡試驗(yàn)具體參數(shù)表

①直到所有可見(jiàn)反應(yīng)都停止。

表14 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中過(guò)熱試驗(yàn)參數(shù)表

上述5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以分為2類，ISO 12405- 3:2014為一類，其余3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為一類，其中SAE J2929_2013[15]引用了SAE J2464_2009。ISO 12405- 3:2014[10]要求樣品在高于額定工作溫度的環(huán)境中充放電，其余4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均在額定工作溫度下充放電。ISO 12405-3:2014和ECE R100-02_2013未對(duì)循環(huán)次數(shù)作規(guī)定[4,10]，其余3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了20次充放電循環(huán)。各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的充電電流均由制造商規(guī)定，但放電電流不盡相同。

此外，GB/T 31467.3—2015[12]包含“過(guò)溫保護(hù)”試驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目要求試驗(yàn)時(shí)所有控制系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，試驗(yàn)溫度為最高工作溫度，未規(guī)定充放電循環(huán)次數(shù)。該試驗(yàn)驗(yàn)證的是控制系統(tǒng)正常工作時(shí)對(duì)電池系統(tǒng)熱管理是否有效，其試驗(yàn)過(guò)程和目的與前述的5項(xiàng)過(guò)熱試驗(yàn)不同，因此不列入過(guò)熱試驗(yàn)。

3 電氣安全性

3.1 短 路

短路（short circuit）試驗(yàn)通常是指外部短路（external short circuit）試驗(yàn)，也被稱為短路保護(hù)（short circuit protection）試驗(yàn)或外部短路保護(hù)（external short circuit protection），用于評(píng)估電池在遭受外部短路時(shí)的安全性能。短路試驗(yàn)和下文將介紹的過(guò)充電試驗(yàn)、過(guò)放電試驗(yàn)的應(yīng)用都十分廣泛，所有電池安全性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中均包含了這3項(xiàng)電氣安全性試驗(yàn)。短路試驗(yàn)一般要求用電阻值較低的導(dǎo)線，例如5 mΩ，短接電池正負(fù)極一定時(shí)間，然后觀察電池樣品是否著火、爆炸，具體試驗(yàn)參數(shù)如表15所示。

表15 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范短路試驗(yàn)參數(shù)表

①嚴(yán)酷的短路試驗(yàn)（hard short circuit）：￡5mΩ且遠(yuǎn)小于電池樣品直流阻抗；溫和的短路試驗(yàn)（soft short circuit）：310 mΩ且與電池樣品直流阻抗相當(dāng)；②參考ISO 12405-1:2011或ISO 12405-2:2012或SAE J2464_2009；③直至電池著火/爆炸或電池放完電或模塊溫度達(dá)到峰值/穩(wěn)定態(tài)或試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到7h；④直至電池保護(hù)裝置工作或溫度穩(wěn)定（1 h內(nèi)溫升小于4 ℃）后1h；⑤當(dāng)樣品內(nèi)阻￡5 mΩ時(shí)，導(dǎo)線電阻應(yīng)小于樣品最小內(nèi)阻的1/10。

外部線路電阻較小，通常小于100 mΩ，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了一個(gè)最大值，只有ISO 12405系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)阻值范圍[8-10]。短路時(shí)間通常規(guī)定為10 min，只有SAE J2464_2009[17]規(guī)定為60 min，UL 2580_2013[16]對(duì)電池模塊和電池堆沒(méi)有規(guī)定固定時(shí)間，而是規(guī)定了4個(gè)試驗(yàn)終止條件。ECE R100-02_2013[4]同樣沒(méi)有規(guī)定固定的短路時(shí)間，僅規(guī)定了2個(gè)試驗(yàn)終止條件。SAE J2464_2009[17]將短路試驗(yàn)分為強(qiáng)短路（hard short circuit）和弱短路（soft short circuit）兩個(gè)等級(jí)，其中后者的外接電路阻值更大，該標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為弱短路試驗(yàn)更能反映電池單體本身在發(fā)生短路時(shí)的安全性能，而不是在大電流時(shí)可能發(fā)生的內(nèi)部連接方面的故障。SAE J2929_2013[15]引用了UN 38.3、ISO 12405-1:2011、ISO 12405-2:2012、SAE J2464_2009，規(guī)定短路試驗(yàn)的參數(shù)從上述4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中選取，其中，UN 38.3要求將電池樣品加熱到（57 ± 4）℃，然后開始試驗(yàn)，其余標(biāo)準(zhǔn)都是在室溫或正常工作溫度下進(jìn)行短路 試驗(yàn)。

此外，IEC 62660-3:2016[14]還規(guī)定了內(nèi)部短路試驗(yàn)（internal short circuit test），它通過(guò)使用絕緣的夾具對(duì)電池進(jìn)行擠壓，誘發(fā)電池內(nèi)短路。試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)電壓值下降超過(guò)50mV時(shí)認(rèn)為電池發(fā)生內(nèi)短路。

3.2 過(guò)充電

過(guò)充電（overcharge）試驗(yàn)，又稱過(guò)充電保護(hù)（overcharge protection）試驗(yàn)，用于評(píng)估電池在充電器或相關(guān)控制電路故障時(shí)可能發(fā)生的充電超出制造商限制時(shí)的安全性。該試驗(yàn)以一定倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充電直至電池電壓或SOC值達(dá)到規(guī)定的條件，詳細(xì)試驗(yàn)參數(shù)如表16所示。

表16 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范過(guò)充電試驗(yàn)參數(shù)表

①高功率應(yīng)用5 C，高能量應(yīng)用2 C；②BEV，1 C，HEV：5 C；③對(duì)單體電池需兩次過(guò)充電，一次以1 C過(guò)充電，一次以充電機(jī)能提供的最大電流或者3C充電；④電壓達(dá)到充電設(shè)備的保護(hù)電壓；

各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過(guò)充電電流的規(guī)定各有不同，除FreedomCAR和SAE J2929_2013規(guī)定了具體的電流值外[6,15]，其余標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的都是一個(gè)放電倍率，最小的倍率為1 C，最大的為5 C。一般而言，過(guò)充電電流越大對(duì)電池的威脅越大。過(guò)充電試驗(yàn)的截止條件則有很多類，大部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都以電池樣品所達(dá)到的電壓或SOC值為截止條件，ISO 12405系列標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 31467.3—2015還規(guī)定了電池樣品溫度的截止條件[8-11]。

3.3 過(guò)放電

過(guò)放電（overdischarge）試驗(yàn)，又稱為過(guò)充電保護(hù)（overdischarge protection）、強(qiáng)制放電（forced discharge）。該試驗(yàn)要求電池樣品在放電至規(guī)定的放電截止電壓后（即SOC為0）仍然以一定的電流繼續(xù)放電，直至達(dá)到規(guī)定的截止條件。表17列出了各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的過(guò)放電試驗(yàn)的參數(shù)值，其中GB/T 31485—2015、FreedomCAR、IEC 62660-2:2010、ECE R100-02_2013以及引用該標(biāo)準(zhǔn)的UL 2580_2013的電池單體部分規(guī)定的放電電流和 放電時(shí)間是從滿電狀態(tài)正常放電開始計(jì)算的值，其余標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的參數(shù)值都是過(guò)放電階段的 值[4,6,13,16, 20]。

各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)過(guò)放電電流的規(guī)定分為1C、1/3C和最大電流3種，其中大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電流值為1 C。SAE J2464_2009、SAE J2929_2013、ECE R100-02_2013等3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定過(guò)放電時(shí) 間[4,15,17]，而其余所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過(guò)放電時(shí)間均為30 min，GB/T 31485—2015、FreedomCAR、IEC 62660-2:2010以及UL 2580_2013雖然規(guī)定放電時(shí)間為90 min，但由于該放電時(shí)間是從SOC為100%時(shí)開始計(jì)算的，且放電電流為1 C，因此，其實(shí)際過(guò)放電時(shí)間也為30 min[6, 13, 16, 20]。大部分標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了以樣品電壓值作為過(guò)放電試驗(yàn)的終止條件，當(dāng)電壓低于額定電壓值的25%時(shí)（或?yàn)? V時(shí)），終止試驗(yàn)。

表17 各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的過(guò)放電試驗(yàn)參數(shù)值

①高功率應(yīng)用1C，高能量應(yīng)用1/3C；②電壓絕對(duì)值＜額定電壓的25%；③HEV/PHEV為1 C，EV為1/3C；④50%的子單元的維持電壓負(fù)值15 min以上。

4 結(jié) 論

電動(dòng)汽車的逐步普及對(duì)動(dòng)力電池的安全性提出了更高的要求，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，按機(jī)械安全性、環(huán)境安全性、電氣安全性分類比較了各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)參數(shù)。從包含的測(cè)試項(xiàng)目上看，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電氣安全性測(cè)試都包含了短路、過(guò)充電、過(guò)放電3個(gè)項(xiàng)目，這與動(dòng)力電池的電池屬性相符。大部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的機(jī)械安全性測(cè)試都包含了振動(dòng)、機(jī)械沖擊、擠壓3個(gè)項(xiàng)目，這與動(dòng)力電池在實(shí)際使用中遭遇的工況一致。而環(huán)境安全性中，除了熱沖擊循環(huán)在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中都有規(guī)定外，其余項(xiàng)目的應(yīng)用都不夠廣泛，其中的鹽霧和低氣壓更是只有中國(guó)的國(guó)標(biāo)有規(guī)定，這與一些標(biāo)準(zhǔn)將部分測(cè)試項(xiàng)目列入環(huán)境適應(yīng)性有關(guān)。此外，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試目的進(jìn)行說(shuō)明，國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)則從測(cè)試目的、測(cè)試流程/方法、測(cè)試要求3個(gè)方面對(duì)每一項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定和說(shuō)明。

雖然國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)電池的安全性做了較為全面的規(guī)定，但目前的測(cè)試更多是針對(duì)電池本身，整車級(jí)別的測(cè)試較少。僅對(duì)電池本身進(jìn)行安全性測(cè)試顯然是不夠的，例如擠壓測(cè)試，電池在整車中有底盤或外殼的保護(hù)，這與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電池直接接受擠壓是不同的。應(yīng)加強(qiáng)電池在整車中的測(cè)試研究，并制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外，電池自身的內(nèi)短路是引發(fā)電池著火爆炸等安全性問(wèn)題的重要原因，目前僅有IEC 62660-3:2016對(duì)內(nèi)短路進(jìn)行了規(guī)定，且該規(guī)定與擠壓試驗(yàn)較為接近。內(nèi)短路的測(cè)試非常復(fù)雜，仍需要對(duì)測(cè)試方法進(jìn)行開發(fā)研究。

[1] International Energy Agency. Global EV Outlook 2018[R]. Paris: IEA, 2018.

[2] Japanese Industrial Standards Committee. JIS C8715-2:2012 Secondary lithium cells and batteries for use in industrial applications—Part 2: Tests and requirements of safety[S]. Japanese Industrial Standards, 2012.

[3] 楊杰, 張凱慶. 國(guó)內(nèi)外鋰離子動(dòng)力電池安全性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析[J]. 客車技術(shù)與研究, 2015(2): 48-50. YANG Jie, ZHANG Kaiqing. Comparative analysis on safety standards of lithium-ion power battery at home and abroad[J]. Bus & Coach Technology and Research, 2015(2): 48-50.

[4] The United Nations Economic Commission for Europe. UN/ECE Regulation No. 100.02. Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to specific requirements for the electric power train[S]. Economic Commission of Europe, 2013.

[5] 邵杰, 謝佶宏, 趙奕凡, 等. 車用動(dòng)力電池測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 標(biāo)準(zhǔn)科學(xué), 2017(9):82-87. SHAO Jie, XIE Jihong, ZHAO Yifan, et al. Existing problems and development trend of power battery test standards for electric vehicle[J]. Standard Science, 2017(9): 82-87.

[6] DOUGHTY D H, CRAFTS C C. SAND 2005–3123: FreedomCAR electrical energy storage systems abuse test manual for electric and hybrid electric vehicle applications[R]. Sandia National Laboratories, 2005.

[7] RUIZA V, PFRANGA A, KRISTONA A, et al. A review of international abuse testing standards and regulations for lithium ion batteries in electric and hybrid electric vehicles[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2018 (81): 1427-1452.

[8] International Organization for Standardization. ISO 12405-1:2011 Electrically propelled road vehicles —Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems —Part 1:High-power applications[S]. International Organization for Standardization, 2011.

[9] International Organization for Standardization. ISO 12405-2:2012 Electrically propelled road vehicles —Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems —Part 2:High-energy applications[S]. International Organization for Standardization, 2012.

[10] International Organization for Standardization. ISO 12405-3:2014 Electrically propelled road vehicles —Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems —Part 3: Safety performance requirements[S]. International Organization for Standardization, 2014.

[11] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 31467.3—2015電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分: 安全性要求與測(cè)試方法[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2015. National Technical Committee of Auto Standardization. GB/T 31467.3—2015 Lithium-ion traction battery pack and system for electric vehicles—Part 3: Safety requirements and test methods[S]. Beijing: Standards Press of China, 2015.

[12] 全國(guó)電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件與環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 2423.4-2008 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分: 試驗(yàn)方法試驗(yàn)Db：交變濕熱(12 h+12 h循環(huán))[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2008. National Technical Committee of Environmental Conditions and Environmental Testing Standardization of Electric and Electronic Products. GB/T 2423.4—2008 Environmental testing for electric and electronic products—Part 2: Test method—Test Db: Damp heat, cyclic(12 h + 12 h cycle)[S]. Beijing: Standards Press of China, 2008.

[13] International Electrotechnical Commission. IEC 62660-2:2010 Secondary lithium-ion cells for the propulsion of electric road vehicles — Part 2: Reliability and abuse testing[S]. International Electrotechnical Commission, 2010.

[14] International Electrotechnical Commission. IEC 62660-3:2016 Secondary lithium-ion cells for the propulsion of electric road vehicles — Part 3: Safety Requirements [S]. International Electrotechnical Commission, 2016.

[15] International Society of Automotive Engineers. SAE J2929_2013 Safety standard for electric and hybrid vehicle propulsion battery systems utilizing lithium-based rechargeable cells [S]. SAE International, 2013.

[16] Underwriter Laboratories Inc. UL 2580:2013 Batteries for use in electric vehicles [S].UL Standard Designation, 2013.

[17] International Society of Automotive Engineers. SAE J2464_2009 Electric and hybrid electric vehicle rechargeable energy storage system (RESS) safety and abuse testing [S]. SAE International, 2009.

[18] International Organization for Standardization. ISO 16750-3:2012 Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment — Part 3:Mechanical loads[S]. International Organization for Standardization, 2012.

[19] International Electrotechnical Commission. IEC 60086-2-27:2008 Environmental testing –Part 2-27: Tests – Test Ea and guidance: Shock[S]. International Electrotechnical Commission, 2008.

[20] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 31485—2015電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2015. National Technical Committee of Auto Standardization. GB/T 31485-2015 Safety requirements and test methods for traction battery of electric vehicle[S]. Beijing: Standards Press of China, 2015.

[21] LAMB J, ORENDORFFC J. Evaluation of mechanical abuse techniques in lithium ionbatteries[J]. J. Power Sources, 2014(247): 189-196.

[22] DUBANIEWICZ T H, DUCARME J P. Are lithium ion cells intrinsically safe?[R]. Las Vegas: IEEE Proceedings of the industry applications society annual meeting (IAS), 2012.

[23] MALEKI H, HOWARD J N. Internal short circuit in Li-ion cells[J]. J. Power Sources, 2009(191): 568-574.

[24] CAI W, WANG H, MALEKI H, et al. Experimental simulation of internal short circuit in Li-ion and Li-ion-polymer cells[J]. J. Power Sources, 2011(196): 7779-7783.

[25] SPOTNITZ R, FRANKLIN J. Abuse behavior of high-power, lithium-ion cells[J]. J. Power Sources, 2003(113): 81-100.

[26] DUBANIEWICZ T H, Jr, DUCARME J P. Further study of the intrinsic safety of internally shorted lithium and lithium-ion cells within methane-air[J]. J. Loss Prev. Process Ind., 2014(32): 165-173.

[27] SPEK E J. Lithium ion abuse test methods improvement[R]. Portland: IEEE symposium on product compliance engineering (ISPCE), 2012.

A review of international safety testing standards and regulations for lithium ion power batteries

1,2,1,1,1,2,1,2,1,2

(1Research Institute of Chemical Defense, Beijing 100191, China;2North Military Battery Test Center, Beijing 102205, China)

Some of typical safety standards and regulations of lithium ion traction batteries are compared, including ISO 12405, IEC 62660, SAE J2464, SAE J2929, UL 2580, ECE R100-02, GB/T 31485, GB/T 31467.3 and FreedomCAR. Safety tests are classified into three type tests, i·e. mechanical, environmental and electrical tests. The specific parameters of each test item in different standards and regulations are introduced in details. The similarities and differences of Chinese national standards with foreign standards are summarized, some shortcomings in the current standards are pointed out, and suggestions for improvement are put forward.

lithium ion power batteries; safety test; standards

10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0203

TM 912.2

A

2095-4239（2019）02-428-14

2018-10-11；

2018-11-27。

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（21703285）。

祝夏雨（1989—），男，碩士，助理工程師，主要研究方向?yàn)殡姵販y(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)，E-mail：zhuxy89@126.com。