根据GB 442402024《电能存储系统用锂蓄电池和电池组安全要求》,设计安全是标准的核心章节之一,明确要求锂蓄电池企业在材料选择、结构设计、BMS功能三方面实现“从被动防护到主动防控”的升级。具体要求如下:
一、材料选择:源头安全控制
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材料类型 |
强制技术要求 |
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正极材料 |
磷酸铁锂(LFP):游离锂含量 ≤0.5%,防止金属锂析出短路; 三元材料(NCM/NCA):钴含量 ≤15%,降低热失控风险 |
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电解液 |
必须使用阻燃型电解液(如添加磷腈类、氟代碳酸酯); 闪点≥100℃(普通电解液仅约50℃) |
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隔膜 |
厚度≥16μm(旧标 ≥12μm) 穿刺强度≥3N(旧标 ≥2N),提升耐内部短路能力 |
二、结构设计:防热失控与机械失效
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结构模块 |
强制设计要求 |
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泄压通道 |
每个电芯必须配置泄压阀,开启压力≤10 MPa,防止内部压力积聚爆炸 |
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外壳材料 |
必须达到UL94 V0防火等级,熔点≥200℃,防止外部火焰蔓延 |
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模块连接 |
禁止使用刚性连接,必须采用柔性导电排,抗振动位移≥5 mm,防止机械疲劳导致接触不良 |
三、BMS功能:主动安全控制
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功能维度 |
强制技术要求 |
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监测精度 |
电压误差≤±10 mV,温度误差 ≤±2℃,需支持多点测温 |
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保护策略 |
过充保护:电压超过103%上限即切断充电 过放保护:电压低于80%下限即切断放电 热失控预警:温度≥60℃或温差≥10℃时自动降功率或停机 |
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通信接口 |
必须预留标准通信协议接口(如CAN、Modbus),支持与储能系统监控平台数据对接 |
四、热失控设计验证要求(设计阶段必须模拟)
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验证项目 |
要求 |
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热失控触发测试 |
使用激光或加热方式触发单电芯热失控,24小时内不得发生热扩散,外壳不得破裂 |
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热失控起始温度 |
LFP≥180℃,NCM/NCA≥150℃,需提供ARC(加速量热仪)测试报告 |
五、标识与可追溯设计
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项目 |
要求 |
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本体标识 |
必须清晰标注:额定容量、电压、UN编号、生产日期、正负极性,且标识需耐高温(950℃×0.5h不脱落) |
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编码系统 |
必须具备唯一追溯编码,支持全生命周期故障追踪与召回 |
六、企业执行建议
1.立即开展设计评审:对照上述条款检查现有电池设计是否合规。
2.送样测试:联系具备资质的第三方机构进行热失控、泄压、BMS功能验证。
3.建立设计档案:包括材料选型报告、结构图纸、BMS功能说明书、热仿真报告等,以备认证审核。