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摘要：锂电池是具有清洁高效等优点的能源，广泛应用于日常生活。锂电池危化品在恶劣运输环境中因包装不合格造成损坏。近年来锂电池区域流通量增加，对运输安全性能提出更高要求。锂电池产品安全性能日益受到关注。通过对典型应用模式模拟，观察锂电池电压电流变化，得出锂电池不同应用模式下安全评价建议，可以为加强锂电池产品检验监管提供技术支持。为评估提高锂电池使用运输中的安全性，总结国内外锂电池安检标准，讨论锂电池安全风险分级情况，探讨电池检测中安全防护技术，提出安全防护要求建议。
关键词：锂电池检测;安全标准;安全防护
21世纪后，电子信息产品日益普及。传统石油等化学燃料燃烧带来资源紧张问题推动各国加紧绿色能源产业发展，锂电池产品凭借高功率长寿命等优点在动力设备领域广泛应用，传统化学电池能量密度不高，锂电池不合理误用会产生很大危险，各领域电池使用方法不同，实际使用中出现不同问题，国标中对锂电池安全性能检测缺乏针对性使用下特殊考虑。世界各国致力于制定科学的安检标准，目前IEC，JIS等发布国际标准较为权威，如IEC62133-2017德国，UN38.3-2017是使用最广泛的电池安全测试方法，UL1642-2017适用于一二次锂电池。我国2015年实施锂电池强制标准GB—31241-2014在环境安全等方面做出安全要求。本文研究国内外锂电池安全性能检测标准，探讨锂电池安全性分级，提出电池检测中应考虑的安全因素。
1.锂电池安全标准现状
锂电池概念由Armand在1980年提出，Sony公司1989年申请石油焦为负极的二次电池体系专利，锂电池大规模商业化运用革新消费电子产品。锂电池产品具有容量大、可靠性强等优点，适应集成电路技术发展要求，锂电池推出后激发世界对产业研究，目前对锂电池材料创新，产品性能提高快速发展【1】。目前锂电池广泛应用于照相机等数码电子产品及电动汽车等电动设备中。随着锂电池应用的增多，使用环境复杂带来系列安全隐患。
我国出口电子产品由于电池安全隐患被通报召回，对锂电池安全项目研究非常重要。锂电池安全问题成为国内外电池产业发展的瓶颈，随着锂电池终端的发展，要求电池容量不断加大。我国电池国家标准由SAC负责制定，IEC，IEEE标准是国外锂电池标准具有影响力的国际标准。各种标准安全项目各有侧重。我国锂电池国家标准滞后于产品发展，存在对实际应用模式模式不充分，外部电路装置对电池安全性能评价不全面等问题。国家产品质量法规定，电池性能要满足相关标准最低要求，质检部门可以从市场抽取相关样品检测;我国对锂电池认证的是CQC自愿性标志认证;对电池有汞含量要求。国家标准化管理委员会制定电池国家标准，电池国家标准技术委员会SAC/TC77，SAC/TC324等。SAC/TC77成立于1986年，负责碱性蓄电池标准制定工作。
目前具有较大影响力的国际标准包括UL标准，IEC标准等。电池执行国际标准是IEC制定标准，IEC负责包括电子电力等电气领域国际标准制定，電池标准由技术委员会TC35，TC105制定【2】。TC21秘书处设于法国，负责蓄电池国际标准制定，SC21A负责非酸性电解液蓄电池标准制定工作。国际锂电池标准体系经过多年发展，各国锂电池标准很多采纳国际锂电池标准。目前国内外锂电池安全标准符合性能检测标准，主要用于模拟电池正常使用情况，优点是项目固定，缺点是各类锂电池标准测试项目类似，现有测试方法不能完全模拟锂电池实际典型使用状态，已有标准仅针对保护功能进行测试。
2.锂电池结构安全分析
锂电池结构分为正负极材料、电解液与外壳等部分。充电时锂离子从正极材料脱出，得到外电路流入电子，正负极材料为嵌入化合物。锂单体电池通过堆叠不同电极片构成典型圆柱形单体电池，锂电池组可以通过与多个单体电池组成，并联连接单体电池可增加电池组容量大多数电池组标明其标称为电压，以Ah标明容量可推算串联单体电池容量。模组可连接成电池组。锂电池根据应用领域包括动力驱动与便携式设等。
目前锂电池在小电池市场处于垄断地位，大电池市场锂电池处于研发阶段。单体锂电池有安全电压范围，锂电池是否达到最佳充放效果由充电特性曲线决定。锂电池充电需要控制充电电压，锂电池充电模式包括恒流恒压与限流限压模式，先恒流后恒压电池最常用。大多数锂单电池充电电压为4.2V，充电到规定最高电压后导致电池过充。一些过充保护装置在单体电池增加保护装置，充电器为电池提供恒定电流电池电压达到饱和转入恒压充电。电池大部分电能在恒流阶段流入电池。
大多数商业锂单电体电池电压区间为3-4.2V，锂单电体电池标称电压为3.6-3.7。锂单电体电池放电到规定最低电压下易造成过放电。锂电池安全问题是内热问题，内部电化学能转化产生热能不能迅速释放，持续升温加剧电池内化学反应。电池内热变化由于副反应产生热，化学反应产生可逆热【3】。电池在正常充放电下不可逆热存在副反应热来自电解液正极氧化，正负极材料热分解。正负极材料不同对电池安全性产生很大影响。
3.锂电池安全风险分析
锂电池安全检测项目主要为模拟预期环境下对电池安全性监测，可将项目分为机械安全与环境适应安全测试。目前常用锂电池安全检测标要求项目包含强制放电、热冲击等。对内部短路、燃烧喷射等测试项目要求不同。名称相同测试项目实验要求不同，国内强制标准GB31241-2014考查锂离子电池安全性能要求高，对提高电池使用安全具有重要意义。但锂离子店址空运需按UN38.3要求测试。
锂电池应用领域广泛，不同使用模式下对安全性要求不同。现有标准存在分类过款对实际应用模式模拟不够充分等问题。电池安全检测实验多为模拟极端工况，电池检测中伴随各类安全风险。如高温等外界因素导致电池短路，电池产生大量热不能及时扩散，导致电池发生毁坏。电池壳体破坏造成电解液泄露，大部分为有毒物质。电池检测存在碰撞等实验机械冲击等危险。联合国关于危险货物运输建议书将锂电池列为危险品，依据危险发生可能性对危险现象分级，锂电池检测危险现象包括质量损失等。目前标准主要参考EUCAR界定汽车应用危险等级。危险等级判断依据缺少明确可量化衡量指标。
4.锂电池检测安全防护措施
随着锂电池向大型化趋势发展，锂电池应用于电动车等动力系统中，外部保护电路更加复杂，对组成电池芯片安全性能影响值得关注。鉴于电池检测中伴随高温等安全隐患，需要在样品区及试验区采取充分安全防护措施，保障检测人员设备安全。建议根据产品性能细化检测标准，完善检测标准中安全项目测试条件，在标准中增加对安防装置强制要求。
电池样品存放区应单独隔开，分为测试前后待处理样品存放区等区域，设立监测预警设备，如火灾报警设备等，环境温度高会增加电池内部故障，应避免电芯与高热物体解除，锂电池产品隔热非常重要，应配备检测人员防护用品，应急处置所需人员防护用品。电池检测中易引起失火等安全事故，试验场地必须分开区域分为样品实验区域与实验控制区，应由可隔断烟雾的隔层，电池进行高温实验设备需隔离，试验区应有烟雾排出口等，自动释放压力灭火。制定锂电池产品标准要考虑不同使用状态差异，将指标体系与使用环境状态结合，提出不同锂电池特性检测方法。
结语
随着数码电子产品的发展，电动汽车等新能源动力设备发展，使锂电池使用日益普及，锂电池向大型化方向发展，安全问题成为制约锂电池发展的重要瓶颈。本文总结国内外锂电池安全检测标准，基于检测中的风险提出防护措施。研究发现我国标准考察锂电池安全性能检测要求高，对提高电池使用安全具有重要意义。但目前标准对电池安全风险缺乏可量化评判依据。对锂电池安全实验方法研究是持续完善的过程。
参考文献
[1]张向倩.锂电池检测的安全标准及安全防护研究[J].安全，2020，41（03）：49-53.
[2]刘晨阳. 锂电池包装纸箱运输防护性能研究[D].大连工业大学，2018.
[3]陈波. 便携式锂电池安全试验方法研究[D].苏州大学，2014.
关键词：锂电池检测;安全标准;安全防护
21世纪后，电子信息产品日益普及。传统石油等化学燃料燃烧带来资源紧张问题推动各国加紧绿色能源产业发展，锂电池产品凭借高功率长寿命等优点在动力设备领域广泛应用，传统化学电池能量密度不高，锂电池不合理误用会产生很大危险，各领域电池使用方法不同，实际使用中出现不同问题，国标中对锂电池安全性能检测缺乏针对性使用下特殊考虑。世界各国致力于制定科学的安检标准，目前IEC，JIS等发布国际标准较为权威，如IEC62133-2017德国，UN38.3-2017是使用最广泛的电池安全测试方法，UL1642-2017适用于一二次锂电池。我国2015年实施锂电池强制标准GB—31241-2014在环境安全等方面做出安全要求。本文研究国内外锂电池安全性能检测标准，探讨锂电池安全性分级，提出电池检测中应考虑的安全因素。
1.锂电池安全标准现状
锂电池概念由Armand在1980年提出，Sony公司1989年申请石油焦为负极的二次电池体系专利，锂电池大规模商业化运用革新消费电子产品。锂电池产品具有容量大、可靠性强等优点，适应集成电路技术发展要求，锂电池推出后激发世界对产业研究，目前对锂电池材料创新，产品性能提高快速发展【1】。目前锂电池广泛应用于照相机等数码电子产品及电动汽车等电动设备中。随着锂电池应用的增多，使用环境复杂带来系列安全隐患。
我国出口电子产品由于电池安全隐患被通报召回，对锂电池安全项目研究非常重要。锂电池安全问题成为国内外电池产业发展的瓶颈，随着锂电池终端的发展，要求电池容量不断加大。我国电池国家标准由SAC负责制定，IEC，IEEE标准是国外锂电池标准具有影响力的国际标准。各种标准安全项目各有侧重。我国锂电池国家标准滞后于产品发展，存在对实际应用模式模式不充分，外部电路装置对电池安全性能评价不全面等问题。国家产品质量法规定，电池性能要满足相关标准最低要求，质检部门可以从市场抽取相关样品检测;我国对锂电池认证的是CQC自愿性标志认证;对电池有汞含量要求。国家标准化管理委员会制定电池国家标准，电池国家标准技术委员会SAC/TC77，SAC/TC324等。SAC/TC77成立于1986年，负责碱性蓄电池标准制定工作。
目前具有较大影响力的国际标准包括UL标准，IEC标准等。电池执行国际标准是IEC制定标准，IEC负责包括电子电力等电气领域国际标准制定，電池标准由技术委员会TC35，TC105制定【2】。TC21秘书处设于法国，负责蓄电池国际标准制定，SC21A负责非酸性电解液蓄电池标准制定工作。国际锂电池标准体系经过多年发展，各国锂电池标准很多采纳国际锂电池标准。目前国内外锂电池安全标准符合性能检测标准，主要用于模拟电池正常使用情况，优点是项目固定，缺点是各类锂电池标准测试项目类似，现有测试方法不能完全模拟锂电池实际典型使用状态，已有标准仅针对保护功能进行测试。
2.锂电池结构安全分析
锂电池结构分为正负极材料、电解液与外壳等部分。充电时锂离子从正极材料脱出，得到外电路流入电子，正负极材料为嵌入化合物。锂单体电池通过堆叠不同电极片构成典型圆柱形单体电池，锂电池组可以通过与多个单体电池组成，并联连接单体电池可增加电池组容量大多数电池组标明其标称为电压，以Ah标明容量可推算串联单体电池容量。模组可连接成电池组。锂电池根据应用领域包括动力驱动与便携式设等。
目前锂电池在小电池市场处于垄断地位，大电池市场锂电池处于研发阶段。单体锂电池有安全电压范围，锂电池是否达到最佳充放效果由充电特性曲线决定。锂电池充电需要控制充电电压，锂电池充电模式包括恒流恒压与限流限压模式，先恒流后恒压电池最常用。大多数锂单电池充电电压为4.2V，充电到规定最高电压后导致电池过充。一些过充保护装置在单体电池增加保护装置，充电器为电池提供恒定电流电池电压达到饱和转入恒压充电。电池大部分电能在恒流阶段流入电池。
大多数商业锂单电体电池电压区间为3-4.2V，锂单电体电池标称电压为3.6-3.7。锂单电体电池放电到规定最低电压下易造成过放电。锂电池安全问题是内热问题，内部电化学能转化产生热能不能迅速释放，持续升温加剧电池内化学反应。电池内热变化由于副反应产生热，化学反应产生可逆热【3】。电池在正常充放电下不可逆热存在副反应热来自电解液正极氧化，正负极材料热分解。正负极材料不同对电池安全性产生很大影响。
3.锂电池安全风险分析
锂电池安全检测项目主要为模拟预期环境下对电池安全性监测，可将项目分为机械安全与环境适应安全测试。目前常用锂电池安全检测标要求项目包含强制放电、热冲击等。对内部短路、燃烧喷射等测试项目要求不同。名称相同测试项目实验要求不同，国内强制标准GB31241-2014考查锂离子电池安全性能要求高，对提高电池使用安全具有重要意义。但锂离子店址空运需按UN38.3要求测试。
锂电池应用领域广泛，不同使用模式下对安全性要求不同。现有标准存在分类过款对实际应用模式模拟不够充分等问题。电池安全检测实验多为模拟极端工况，电池检测中伴随各类安全风险。如高温等外界因素导致电池短路，电池产生大量热不能及时扩散，导致电池发生毁坏。电池壳体破坏造成电解液泄露，大部分为有毒物质。电池检测存在碰撞等实验机械冲击等危险。联合国关于危险货物运输建议书将锂电池列为危险品，依据危险发生可能性对危险现象分级，锂电池检测危险现象包括质量损失等。目前标准主要参考EUCAR界定汽车应用危险等级。危险等级判断依据缺少明确可量化衡量指标。
4.锂电池检测安全防护措施
随着锂电池向大型化趋势发展，锂电池应用于电动车等动力系统中，外部保护电路更加复杂，对组成电池芯片安全性能影响值得关注。鉴于电池检测中伴随高温等安全隐患，需要在样品区及试验区采取充分安全防护措施，保障检测人员设备安全。建议根据产品性能细化检测标准，完善检测标准中安全项目测试条件，在标准中增加对安防装置强制要求。
电池样品存放区应单独隔开，分为测试前后待处理样品存放区等区域，设立监测预警设备，如火灾报警设备等，环境温度高会增加电池内部故障，应避免电芯与高热物体解除，锂电池产品隔热非常重要，应配备检测人员防护用品，应急处置所需人员防护用品。电池检测中易引起失火等安全事故，试验场地必须分开区域分为样品实验区域与实验控制区，应由可隔断烟雾的隔层，电池进行高温实验设备需隔离，试验区应有烟雾排出口等，自动释放压力灭火。制定锂电池产品标准要考虑不同使用状态差异，将指标体系与使用环境状态结合，提出不同锂电池特性检测方法。
结语
随着数码电子产品的发展，电动汽车等新能源动力设备发展，使锂电池使用日益普及，锂电池向大型化方向发展，安全问题成为制约锂电池发展的重要瓶颈。本文总结国内外锂电池安全检测标准，基于检测中的风险提出防护措施。研究发现我国标准考察锂电池安全性能检测要求高，对提高电池使用安全具有重要意义。但目前标准对电池安全风险缺乏可量化评判依据。对锂电池安全实验方法研究是持续完善的过程。
参考文献
[1]张向倩.锂电池检测的安全标准及安全防护研究[J].安全，2020，41（03）：49-53.
[2]刘晨阳. 锂电池包装纸箱运输防护性能研究[D].大连工业大学，2018.
[3]陈波. 便携式锂电池安全试验方法研究[D].苏州大学，2014.