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锂离子电池国际标准化工作现状分析

  摘要:为更好推进我国参与锂离子电池国际标准化工作,本文研究了锂离子电池产业不同领域国际标准化机构、组织,分析了国际标准化机构、组织领域划分范围,梳理了现有已发布和在研标准现状及最新版本动态,分析了标准情况并给出了建议。为国内锂离子电池产业不同领域企业了解、参与锂离子电池国际标准化工作提供方向和指导,为国内开展锂离子电池国际标准化工作提供借鉴和依据。

  关键词:锂离子电池,标准,国际标准化,现状

锂离子电池

  2001年,中国加入WTO后,全球制造业中心向中国转移,锂离子电池技术不断进步和成熟,锂离子电池产业得到了迅猛发展。在政策、补贴的双重推动下,中国锂离子电池产业诞生出众多具有全球竞争力的企业。中国已成为全球最大的锂离子电池生产国和消费国。

  国内外相关标准的制定和发布一直以来受到行业的广泛关注。但目前锂离子电池国际标准的制修订仍然主要由日本、欧美国家主导。本文分析研究锂离子电池产业不同领域国际标准化机构、组织,梳理已发布和在研标准现状,将对我国实质性参与、甚至主导国际标准的制修订具有重要意义,也对我国开展锂离子电池国内标准的制修订提供重要的参考依据。

  1国际标准化组织简介

  目前,锂离子电池相关国际标准化机构主要有国际电工委员会(IEC)、国际标准化组织(ISO),以及运输领域的联合国危险货物运输委员会(UN/CETDG)。IEC是国际上锂离子电池标准制定最主要的机构,制定了绝大部分的锂离子电池国际标准[1]。ISO制定了电动道路车辆、电动摩托车以及小艇用锂离子电池组国际标准。联合国危险货物运输委员会(UN/CETDG)主要负责制定了锂离子电池和电池组的运输安全标准UN38.3。以下对锂离子电池国际标准化组织进行简介,组织名称及所负责的电池标准。

  1.1IEC/TC21IEC/TC

  21是蓄电池和电池组技术委员会,负责制定不同类型、应用和配置与产品、安全、测试和安全使用相关的蓄电池和电池组的标准。TC21下设分技术委员会SC21A,此外下设多个工作组、项目组、维护组和联合工作组。其中与锂离子电池国际标准相关的有分技术委员会SC21A、工作组WG2、WG8、项目组PT63330、维护组MT62902、联合工作组JWG82和JWG69Li。SC21A的简介见后文详述。

  工作组WG2负责制定起动和辅助蓄电池性能、试验方法和尺寸标准的制定和维护,如IEC63118。工作组WG8负责与SC21A共同制定用于固定和牵引应用的电池组和电池组安装的安全标准,制定的标准有IEC62485-5、IEC62485-6等。项目组PT63330负责IEC63330的制定。维护组MT62902负责IEC62902的修订。

  JWG82是TC21与TC82(太阳能光伏发电系统技术委员会)可再生能源储存用蓄电池和电池组联合工作组,负责修订IEC61427,参与IEC/PAS62111《分散农村电气化(DRE)》的“电池组部分”的开发。JWG69Li是TC21与SC21A、TC69(电动道路车辆和工业卡车的电力/能量传输系统技术委员会)的联合工作组,负责制定电动道路车辆推动用锂离子电池标准,如IEC62660系列、ISO/IECPAS16898。

  1.2IEC/SC21AIEC/SC

  21A是碱性和非酸性蓄电池分技术委员会,负责制定含碱性或其他非酸性电解液的密封或排气式的蓄电池和电池组相关产品标准和测试规范。锂离子电池被归为非酸性电池,因此SC21A是制定锂离子电池相关国际标准最主要的组织。SC21A下设7个工作组(WG1~WG7)、项目组PT63338、维护组MT8和联合工作组JMT18和JWG69Li。除WG1、WG2和WG7,均制定了锂离子电池相关标准。WG3负责制定便携式设备用锂蓄电池和电池组的标准和规范,主要为性能标准,如IEC61960。WG4负责制定便携式设备用蓄电池和电池组的安全标准和规范,如IEC61959,IEC62133系列。

  WG5负责制定工业设备用锂蓄电池和电池组的标准和规范,包括安全方面,如IEC62619,IEC62620。WG6负责制定镍镉、镍氢和锂蓄电池和电池组环境要求相关标准,如IEC63218、IEC63369。项目组PT63338负责具体标准项目IEC63338《蓄电池和电池组再利用的一般指南》制定。JMT18是SC21A与TC35合作的锂原电池和蓄电池运输安全联合工作组,负责制定锂原电池和蓄电池运输安全标准,如IEC62188。

  1.3IEC/TC35IEC/TC35是原电池和电池组技术委员会,与IEC/SC21A合作的JMT18负责制定锂原电池和蓄电池运输安全标准,作为联合国危险货物运输建议的参考,如IEC62188。

  1.4IEC/TC9IEC/TC9是铁路电气设备和系统技术委员会,制定铁路领域的国际标准。其下设项目组PT62973-5负责铁路轨道车辆辅助电源系统用锂离子电池组标准IEC62973-5的制定。维护组MT62973-1负责铁路轨道车辆辅助电源系统用电池组一般要求IEC62973-1:2018版本1的修订。此外TC9制定发布了铁路轨道车辆车载动力用锂离子电池组标准IEC62973-1:2018。

  1.5ISO/TC22ISO/TC22是道路车辆技术委员会。其下设的分技术委员会ISO/TC22/SC37负责制定电动道路车辆动力用锂离子电池组相关标准,如ISO6469-1:2019、ISO12405-4:2018、ISO18300:2016。ISO/TC22/SC38负责制定摩托车和轻便摩托车动力用锂离子电池组相关标准,如ISO18243:2017。

  1.6ISO/TC188ISO/TC188是小艇技术委员会,负责制定小艇用锂离子电池组相关标准,如ISO/TS23625:2021。

  1.7UN/CETDGUN/CETDG是联合国危险货物运输委员会,主要负责制定锂离子电池和电池组的运输安全标准UN38.3。该标准已经被联合国各成员国广泛接受,也被国际航空运输协会(IATA)、国际民用航空组织(ICAO)、国际海事组织(IMO)作为引用依据制定各自领域的电池运输要求,成为全球范围内航空、航海、铁路、公路运输所依据的标准。

  1.8其他组织

  除了专门制定锂离子电池和电池组标准的组织,还有一些组织制定的整机标准中有对锂离子电池和电池组的相关要求,如IEC/TC108、IEC/TC120。IEC/TC108是电子产品安全技术委员会,负责制定的IEC62368、IEC60950等标准中含有电子产品用锂离子电池安全相关的补充安全要求,如电池组外壳阻燃等级、宿主设备充放电管理等。IEC/TC120是电力储能系统技术委员会,负责制定的IEC62933-5-2《电网集成EES系统的安全要求基于电化学的系统》有关于电化学存储(包含锂离子电池组)子系统的并网储能系统的人身安全,以及与周围环境和生物相关的安全事项。

  2锂离子电池国际标准

  目前,主要的锂离子电池相关国际标准共有34项,其中28项由IEC制定,5项由ISO制定,1项由UN制定。IEC制定了绝大多数的锂离子电池相关国际标准。具体标准名称、最新版本发布日期相关信息。ISO/IEC标准的制定通常分为7个阶段,不同阶段对应不同的处理文件。分别是预备阶段、提案阶段、准备阶段、委员会阶段、询问阶段、批准阶段和出版阶段。其中委员会阶段是考虑国家成员体/国家委员会意见的主要阶段,目的是在技术内容上达成协商一致。委员会阶段对应的文件为委员会草案(CD)[2]。

  3锂离子电池国际标准分析

  根据目前国际上主要的锂离子电池标准,可将其归为两大类:一类是基础通用标准,一类是产品标准。基础通用标准可分为术语词汇、符号命名、运输、环境、回收利用和安装。产品标准可分为便携式设备、辅助型、道路车辆和工业设备。根据标准类型,锂离子电池国际标准汇总。其中便携式设备和工业设备是包含产品类型比较多的两个门类。便携式设备包含多类型的设备,不仅包括便携式电子产品(参见GB31241中的定义),还包括便携式的家用电器、医疗器械、测量仪器、电动工具等。

  工业设备也包含多类型的设备,不仅包括固定式设备(电信、不间断电源UPS、电能存储系统、公用配电屏、应急电源及类似设备),还包括活动式的运输设备(起重叉车、高尔夫球车、自动导引车AGV、铁路及海运,道路车辆除外)。IEC62619和IEC62620是工业设备用锂离子电池标准的基础标准,根据具体设备的附加要求和特殊要求,可以制定补充标准满足产品需要。如电能存储系统(最大直流电压1500V)用锂离子电池和电池组的基本安全要求需要符合IEC62619,根据电能存储系统附加要求和特殊要求,IEC制定了IEC63056。

  对比国内锂离子电池标准,目前,国际标准的制定已覆盖基础标准和部分常见的产品标准,对于锂离子电池材料与关键部件、制造工艺与设备、新兴产品类标准还尚未制定。如锂离子电池电极材料、制造设备、检测设备等,平衡车、无人机、机器人电池等产品标准[3]。而国内尚未制定安装、环境、辅助型和大部分工业设备类标准。下一步我国可通过向国际机构、组织提交标准提案,将国内先进在研或发布标准转化为国际标准,另一方面及时跟踪、参与国际标准的制修订,将国际先进标准转化为国内标准。

  4结语

  本文对锂离子电池产业不同领域国际标准化机构、组织和标准现状进行了系统的梳理分析。研究了国际标准化机构、组织所负责的锂离子电池标准化领域划分范围和对应标准,梳理了锂离子电池国际标准的制修订动态,分析了标准情况并给出了建议。以上工作对推进我国锂离子电池国际标准化工作、实质性参与国际标准化工作以及指导国内标准化工作具有重要意义。

  参考文献

  [1][2][3]何鹏林.锂离子电池国际标准制修订动态[J].安全与电磁兼容.2015(2):21-23.

  国家标准化管理委员会国际标准部.企业参与国际标准化活动工作指南[M].北京:中国标准出版社.

  何鹏林.国内锂离子电池标准化趋势[J].安全与电磁兼容.2017(4):9-10.

  作者:刘冉冉何鹏林王晓冬

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