锂离子电池和电池组安全使用指南

声明

本文是学习GB-T 42729-2023 锂离子电池和电池组安全使用指南. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们

1 范围

本文件提供了锂离子电池和电池组使用过程中的安全指导和建议，给出了锂离子电池和电池组制

造厂商向用户提供可能发生危险的相关信息。

本文件适用于锂离子电池和电池组的使用。

2 规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

锂离子电池 lithium ion cell

依靠锂离子在正极和负极之间移动实现化学能与电能相互转化的装置，并被设计成可充电。

注：该装置包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等。

3.2

模块 module

多个电池串联或并联在一起的配置，可能有也可能没有保护装置\[如熔断器或正温度系数热敏电阻

(PTC)\] 和监控电路。

\[来源：IEC62619:2017,3.9\]

3.3

电池包 battery pack

由一个或多个电池、模块电气连接的能量存储装置。

注1:它可以包括给电池组系统提供信息(如电池电压)的保护和监控装置。

注2:它可以包含由终端或其他互联装置提供的保护罩。

\[来源：IEC 62619:2017,3.10\]

3.4

电池组保护板 battery protection circuit module;
PCM

电池组管理单元 battery management unit; BMU

电池组管理系统 battery management system;BMS

以控制电池组的充放电行为为核心功能，用以保护电池安全的电路板、电路模块或电子系统。

注1: 通常在简单的便携产品应用领域，使用单独的电池组保护板来保护电池，而在复杂电池组系统中的组成模组
中，使用电池组管理单元来管理模组中的电池，在复杂电池组系统如新能源汽车动力电池组中使用电池组管

理系统来实现对电池的管理保护。

注2:
复杂的电池组管理系统可能包括电池电压、温度及电流测量、能量均衡、电量(SOC)计算及显示、异常报警、

充放电管理、通信等。

GB/T 42729—2023

3.5

电池组 battery

电池组系统 battery system

由一个或多个电池、模块或电池组组成的系统。它有电池组管理系统，如果发生过充、过流、过放和

过热，电池管理系统会动作。

注1: 如果电池制造厂商和用户达成协议，过放切断并不是强制性的。

注2:
它可以包含冷却或加热装置，有的甚至包含了充放电模块和逆变模块。

\[来源：IEC 62619:2017,3.11\]

3.6

漏液 leakage

可见的液体电解质的漏出。

\[来源：GB/T 28164—2011,1.3.9\]

3.7

过热 overheat

由于异常使用或发生内部故障，导致温度超过产品或元器件可承受的温度上限。

3.8

破裂 rupture

由于内部或外部因素引起电池外壳或电池组壳体的机械损伤，导致内部物质暴露或溢出，但没有

喷出。

\[来源：GB/T 28164—2011,1.3.11\]

3.9

起火 fire

从电池或电池组发出火焰。

\[来源：GB/T 28164—2011,1.3.13\]

注：火花及拉弧不属于燃烧。

3.10

爆炸 explosion

电池或电池组的外壳剧烈破裂并且主要成分抛射出来。

\[来源：GB/T 28164—2011,1.3.12\]

3.11

电池制造厂商 cell manufacturer

生产锂离子电池的制造厂商。

3.12

电池组制造厂商 battery manufacturer

将电池组装成电池组的制造厂商。

注：在某些情况下，电池组制造厂商也可能是电池制造厂商。

3.13

设备制造厂商 equipment manufacturer

生产含有电池和电池组设备的制造厂商。

3.14

终端产品用户 end equipment user

使用含有电池和电池组设备的用户。

注： 一般情况下为消费者。

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3.15

充电限制电压 limited charging voltage

制造商规定的电池或电池组的额定最大充电电压。

3.16

充电上限电压 upper limited charging voltage

制造商规定的电池或电池组能承受的最高安全充电电压。

3.17

过压充电保护电压 over voltage for charge
protection

制造商规定的高电压充电时的保护电路动作电压。

3.18

放电终止电压 end of discharge voltage

制造商推荐的电池或电池组放电结束时的电压。

3.19

放电截止电压 discharge cut-off voltage

制造商规定的电池或电池组安全放电的最低负载电压。

3.20

欠压放电保护电压 low voltage for discharge
protection

制造商规定的低电压放电时的保护电路动作电压。

3.21

最大充电电流 maximum charging current

制造商规定的最大的恒流充电电流。

3.22

过流充电保护电流 over current for charge
protection

制造商规定的大电流充电时的保护电路动作电流。

3.23

最大放电电流 maximum discharging current

制造商规定的最大持续放电电流。

3.24

过流放电保护电流 over current for discharge
protection

制造商规定的大电流放电时的保护电路动作电流。

3.25

上限充电温度 upper limited charging temperature

制造商规定的电池或电池组充电时的最高温度。

3.26

下限充电温度 lower limited charging temperature

制造商规定的电池或电池组充电时的最低温度。

3.27

上限放电温度 upper limited discharging temperature

制造商规定的电池或电池组放电时的最高温度。

3.28

下限放电温度 lower limited discharging temperature

制造商规定的电池或电池组放电时的最低温度。

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4 可能发生的危险

4.1 概述

锂离子电池和电池组可能导致的危险包括：漏液、过热、电击、起火、爆炸等。

本文件所指的用户包含：设备制造厂商、终端产品用户和维修人员。

本文件列出了锂离子电池和电池组预期的使用，以及可合理预见的误用中固有危险的识别和描述。

4.2 漏液

4.2.1 概述

漏液可能会直接对人体构成化学腐蚀危害，或导致设备内部绝缘失效间接造成电击、起火等危险。

4.2.2 产生的原因

包括但不限于如下情况：

— 因鼓胀、泄气等导致电池内部电解质泄漏；

—— 因挤压、磨损等导致电池内部电解质泄漏。

4.3 过热

4.3.1 概述

过热可能直接对人体引起灼伤，或导致设备绝缘等级下降和安全元器件性能降低，或引燃可燃

液体。

4.3.2 产生的原因

包括但不限于如下情况：

— 电池的冷却和散热功能失效；

— 因电池故障导致电流增加；

—— 电池使用环境温度过高；

——保护功能失效导致电池异常发热。

4.4 电击

4.4.1 概述

电击引起的生理反应取决于电流值的大小和持续时间及其通过人体的路径，直接危害人体。

超过直流值60V 的电压被认为是危险电压。

注：具有逆变功能能够输出交流电压的产品，其电击危险见GB 4943.1。

4.4.2 产生的原因

包括但不限于如下情况：

——接触正常情况下带危险电压的裸露零部件；

— 正常情况下带危险电压的零部件和可触及的导电零部件间的绝缘被击穿；

— 从带危险电压的零部件流向可触及零部件的接触电流。

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4.5 起火

4.5.1 概述

起火可能直接烧伤人体，或对设备造成着火危险，同时可能产生影响人体健康的有害气体。

4.5.2 产生的原因

包括但不限于如下情况：

— 电池内部热能积聚过多，且温度达到内部可燃物质燃点；

—— 电池内部可燃气体聚集，且温度达到其燃点；

— 电池外部零部件燃烧引燃电池或电池组。

4.6 爆炸

4.6.1 概述

爆炸时构成部件或组成部分抛射出来，可能直接危害人体，或损害设备。

4.6.2 产生的原因

包括但不限于如下情况：

—— 电池内部热能和气体积聚过多，且内部压力超出外壳的承受能力；

-—
电池外部过热等其他因素导致电池内部产生大量热量或气体，且内部压力超出外壳的承受

能力。

5 对设备制造厂商的建议

5.1 保护功能管理

宜使用带有 PCM/BMU/BMS 的电池组。

对于使用未带有电池组保护板(PCM)/ 电池管理单元(BMU)/ 电池管理系统(BMS)
的电池和电池

组时，设备需具有与上述保护措施等效的保护功能。

5.2 电压管理

设备宜具有电池或电池组电压监控功能。若充/放电电压超过电池或电池组的正常工作电压范围

时，设备宜立即采取保护动作。

设备对电池或电池组的充放电电压不超过电池或电池组制造厂商规定的正常工作电压范围，单一
电池组成的电池组相关电压参数关系如图1所示。推荐设备对电池或电池组的充电保护电压宜低于其

安全电压上限，放电保护电压宜高于其放电截止电压

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危 险 区 域

电池充电上限电压U.

电池允电限制电压

电池织充电上限电压1

也池组过压充电保护电压

电池织充电限制电压(

充电输入电压(

放电切断保护电压

电池组放电终止电压

电池织欠压放电保护中压

电池组放电酸止电压し

也池放电终止电压L

电池放电截止电压

危 险 区 域

图 1 电压管理示意图

一般情况下，各电压大小关系见公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4)。

Ui≥U₂≥U₅≥U₆ (1)

U≥U₃≥U₄≥U₅≥Us (2)

U₇≥U₈≥Un≥U2 (3)

U,≥U₈≥U≥Uo≥U12 (4)

式中：

U₁ 电池充电上限电压，单位为伏特(V);

U。 ——电池充电限制电压，单位为伏特(V);

U。 — 电池组充电上限电压，单位为伏特(V);

U₄— 电池组过压充电保护电压，单位为伏特(V);

U,— 电池组充电限制电压，单位为伏特(V);

U₆—— 设备对电池/电池组的充电输入电压，单位为伏特(V);

U,—
放电切断保护电压，是指电池或电池组对设备供电的负载最低电压，单位为伏特(V):

U₈— 电池组放电终止电压，单位为伏特(V);

U。 — 电池组欠压放电保护电压，单位为伏特(V);

Uo— 电池组放电截止电压，单位为伏特(V);

Uu— 电池放电终止电压，单位为伏特(V);

Ui₂—— 电池放电截止电压，单位为伏特(V)。

注1:电池充电限制电压(U₂) 与电池组充电上限电压(U₃) 不做比较。

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注2:电池组放电截止电压(Uo) 与电池放电终止电压(Uu) 不做比较。

若电池或电池组的充电上限电压或放电截止电压与环境温度紧密相关，设备宜控制对电池或电池

组的充放电电压不超出其在当前环境温度下的充电上限电压及放电截止电压。

5.3 电流管理

设备宜增加电池或电池组电流监控功能。

设备所用的电池或电池组的充/放电电流不宜超过电池或电池组的正常工作电流范围，单一电池组
成的电池组相关电流参数关系如图2所示。推荐设备对电池或电池组的最大充电电流宜低于电池或电

池组所允许的最大充电电流，电池或电池组对设备的最大放电电流宜低于电池或电池组所允许的最大

放电电流。

图 2 电流管理示意图

一般情况下，各电流大小关系见公式(5)和公式(6)。

I≥I₂≥I₃≥I (5)

I,≤I₅≤I≤I₈ (6)

式中：

I— 电池最大充电电流，单位为安培(A);

I2— 电池组过流充电保护电流，单位为安培(A);

I3— 电池组最大充电电流，单位为安培(A);

I4— 设备对电池/电池组的持续充电输入电流，单位为安培(A);

Is— 电池/电池组对设备的持续放电负载电流，单位为安培(A);

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I₆—— 电池组最大放电电流，单位为安培(A);

Ir— 电池组过流放电保护电流，单位为安培(A);

I8— 电池最大放电电流，单位为安培(A)。

通常锂离子电池的最大充电电流和最大放电电流能力与环境温度紧密相关。设备宜能根据环境温
度调整电池或电池组的充放电电流，确保设备中的电池或电池组不超出其在当前环境温度下的最大充

电和放电电流。

若充/放电电流超过电池或电池组的正常工作电流范围时，设备宜立即采取保护动作。

5.4 温度管理

设备宜具有电池或电池组温度监控功能。推荐对电池或电池组进行多点监测，至少覆盖可能的最

高温度点。

对于使用具备温度监控功能电池组的设备除外。鼓励设备增加温度监控功能，可以直接测量温度

或通过数据接口读取温度数据。

设备对电池或电池组的充电温度不宜超过电池或电池组的工作温度范围，如图3所示。

图 3 充电温度管理示意图

一般情况下，各充电温度大小关系见公式(7)和公式(8)。

T≥T₂≥T₃+ △T₁+ △T₂ ……… ……………… (7)

T ≥Ts≥T₆ ………………………… (8)

式中：

T₁ — 电池上限充电温度，单位为摄氏度(℃);

T2 — 电池组上限充电温度，单位为摄氏度(℃);

T³ — 设备工作温度上限，单位为摄氏度(℃);

△T₁—— 电池或电池组充电时自发热导致的温升，单位为摄氏度(℃);

△T₂— 设备工作时其他元器件发热导致的温升，单位为摄氏度(℃);

T — 设备工作温度下限，单位为摄氏度(℃);

T。 — 电池组下限充电温度，单位为摄氏度(℃);

GB/T 42729—2023

T,— 电池下限充电温度，单位为摄氏度(℃)。

设备对电池或电池组的放电温度不宜超过电池或电池组的工作温度范围，如图4所示。

图 4 放电温度管理示意图

一般情况下，各放电温度大小关系见公式(9)和公式(10)。

T,≥T≥T₃+ △T₃+ △T₄ (9)

T ≥T,≥Tio (10)

式中：

T,— 电池上限放电温度，单位为摄氏度(℃);

T: —— 电池组上限放电温度，单位为摄氏度(℃);

T。 —— 设备工作温度上限，单位为摄氏度(℃);

△T³-— 电池或电池组放电时自发热导致的温升，单位为摄氏度(℃);

△T₄—— 设备工作时其他元器件发热导致的温升，单位为摄氏度(℃);

T — 设备工作温度下限，单位为摄氏度(℃);

T, —- 电池组下限放电温度，单位为摄氏度(℃);

To — 电池下限放电温度，单位为摄氏度(℃)。

若使用的电池或电池组在不同环境温度下最大充电电流和充电限制电压存在差异，设备的充电电

路宜根据电池或电池组的温度情况，控制充电电流与电压不超过当前温度下可接受的范围。

若温度超过电池或电池组的工作范围，设备宜立即采取保护动作。

一般情况下，具有辅助加热功能的设备，其工作温度下限可低于电池或电池组的充/放电温度下
限，但需保证电池或电池组的工作温度处于安全温度范围内；具有辅助制冷功能的产品，其工作温度上

限可高于电池或电池组的充/放电温度上限，但需保证电池或电池组的工作温度处于安全温度范围内。

5.5 电池的串并联管理

本条仅适用于直接使用多级串并联电池的设备。

选用一致性符合要求的电池进行组装。若组成电池容量不一致，每个并联电池的充电电流和放电

电流值需与电池制造商的规定值相匹配，且具有"有效的充放电电流控制"功能，以保证不超出其安全使

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用范围。

设备宜具有监测单节电池电压的功能，当任意一节电池电压超出规定范围时，设备启动保护。

5.6 通信管理

设备宜具备接收和处理电池或电池组上报电池状态信息的功能，包括电池或电池组的电压、电流、

温度等相关信息。

5.7 电池的安装与防护

设备需提供牢固的安装方式。

对于没有防护外壳的电池或电池组，设备宜提供适当的机械防护、防火防护、电气防护、环境防护等

功能。

对于具有防护外壳的电池或电池组，设备宜设置附加防护外壳。

在选用防护材料时，推荐综合考虑材料的物理性能和化学性能。在允许范围内，优先考虑使用具有

良好阻燃、绝缘等性能的材料，以降低在起火、高温等异常情况下对电池组安全性的影响。

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