前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由国家矿山安全监察局提出。

本文件由矿山安全行业标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：安标国家矿用产品安全标志中心有限公司、国家储能及动力电池质量监督检验中心、中国平煤神马控股集团有限公司、国能神东煤炭集团有限责任公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、芜湖天弋能源科技有限公司、山东能源集团有限公司、中国中煤能源集团有限公司、郑州煤炭工业（集团）有限责任公司、深圳弗迪电池有限公司、青岛睿能智慧矿山装备研究院有限公司、深圳市德塔工业智能电动汽车有限公司、太原矿机电气股份有限公司、石家庄煤矿机械有限责任公司、常州科研试制中心有限公司、上海煤科检测技术有限公司。

本文件为首次制定。

地下矿山用锂离子动力电池安全技术条件

1范围

本文件规定了地下矿山用锂离子动力电池（以下简称“电池”）单体和模块的安全技术要求、检验规则、运输和储存，描述了对应的试验方法。

本文件适用于地下矿山使用的大于10Ah的锂离子动力电池。大于10Ah的锂离子储能电池参照本文件执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T10111—2008随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序

GB38031—2025电动汽车用动力蓄电池安全要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

电池单体batterycell

将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置。

注：通常包括正极、负极、隔膜、电解质、外壳、端子和泄压结构，并被设计成可充电。

[来源：GB38031—2025，3.1，有修改]

3.2

电池模块batterymodule

将不少于5个电池单体串联组成的组合体。

[来源：GB38031—2025，3.2，有修改]

3.3

额定容量ratedcapacity

以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体、电池模块的容量值。

注：额定容量通常用安时（Ah）表示。

[来源：GB38031—2025，3.8，有修改]

3.4

实际容量practicalcapacity

以制造商规定的条件，可从完全充电的电池单体、电池模块中释放的容量值。

[来源：GB38031—2025，3.9，有修改]

3.5

荷电状态state-of-charge

当前电池单体、电池模块按照制造商规定的放电条件可释放的容量占实际容量的百分比。

[来源：GB38031—2025，3.10，有修改]

3.6

外壳破裂housingcrack

由于内部或外部因素引起电池单体或电池模块外壳的机械损伤，导致内部物质暴露或溢出的现象。[来源：GB38031—2025，3.13，有修改]

3.7

泄漏leakage

有可见物质从电池单体、电池模块中漏出至外部的现象。

[来源：GB38031—2025，3.14，有修改]

3.8

起火fire

电池单体、电池模块任何部位发生持续燃烧（火焰持续时间大于1s)。

注：在不拆卸试验对象的情况下通过目视判断。火花及拉弧不属于燃烧。

[来源：GB38031—2025，3.12，有修改]

3.9

爆炸explosion

突然释放足以产生压力波或者喷射物的能量。

注：压力波或者喷射物可能会对周边区域造成结构或物理破坏。

[来源：GB38031—2025，3.11]

3.10

热失控thermalrunaway

电池单体放热连锁反应引起自身温度不可控上升的现象。

[来源：GB38031—2025，3.16]

3.11

热扩散thermalpropagation

电池模块内由一个电池单体热失控引发的其余电池单体接连发生热失控的现象。

[来源：GB38031—2025，3.17，有修改]

3.12

充电终止电压end-of-chargevoltage

电池单体、电池模块按照制造商规定的条件充电时允许达到的最高电压。

[来源：GB38031—2025，定义3.18，有修改]

3.13

放电终止电压

电池单体、电池模块按照制造商规定的条件放电时允许达到的最低电压。

[来源：GB38031—2025，定义3.19，有修改]

4符号

下列符号适用于本文件。

I1：1h率放电电流（A），其数值等于额定容量值。

I3：3h率放电电流（A），其数值等于额定容量值的1/3。

5技术要求

5.1基本要求

5.1.1电池应采用磷酸铁锂作为正极材料。

5.1.2电池单体、电池模块外观应清洁，无机械损伤，标志清晰，有清晰的正负极标记。

5.1.3电池单体、电池模块的结构、外形尺寸和质量应符合制造商技术条件。

5.2电池单体技术要求

5.2.1电气性能

5.2.1.1实际容量

电池单体按照6.2.2进行预处理，实际容量不应低于额定容量，并且不应超过额定容量的110％。所有电池单体的实际容量的极差应不大于平均值的3％。

注：极差是样本的最大值和最小值之差。

5.2.1.2循环寿命

电池单体按照6.4.1进行循环寿命试验，试验不应出现提前终止，并且每次释放的容量不应低于实际容量的93％。

5.2.2安全性能

5.2.2.1过放电

电池单体按照6.4.2.1进行过放电试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.2过充电

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.2进行过充电试验，应不起火、不爆炸，且除泄压结构外的壳体应不破裂。

5.2.2.3高温充放电循环

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.3进行高温充放电循环试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.4低温充放电循环

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.4进行低温充放电循环试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.5外部短路

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.5进行外部短路试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.6跌落

电池单体按照6.4.2.6进行跌落试验，应不泄漏、不起火、不爆炸。

5.2.2.7加热

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.7进行加热试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.8挤压

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.8进行挤压试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.9针刺

电池单体及通过循环寿命试验500次循环的电池单体按照6.4.2.9进行针刺试验，应不起火、不爆炸。

5.2.2.10热失控

电池单体按照6.4.2.10进行热失控试验，应不起火、不爆炸，且除泄压结构外的壳体应不破裂。

5.2.2.11泄压结构可靠性

对于有泄压结构的电池单体，应按照6.4.2.11进行泄压结构可靠性试验，泄压结构开启压力应在制造商规定范围内，泄压结构开启前泄压结构与电池单体外壳均不应有泄漏或漏气现象。

5.2.2.12隔膜耐热性

电池单体应采用耐高温隔膜，按照6.4.2.12进行隔膜耐热性试验，湿法隔膜TD和MD应小于5％，干法隔膜TD和MD应小于4％。

5.3电池模块技术要求

5.3.1电气性能

5.3.1.1实际容量

电池模块按照6.2.2进行预处理，实际容量不应低于额定容量，并且不应超过额定容量的110％。所有电池模块的实际容量的极差应不大于平均值的3％。

5.3.1.2电池一致性

电池模块按照6.5.1进行电池一致性试验，极差系数应不大于5。

5.3.2安全性能

5.3.2.1过放电

电池模块按照6.5.2.1进行过放电试验，应不起火、不爆炸。

5.3.2.2过充电

电池模块按照6.5.2.2进行过充电试验，应不起火、不爆炸，且除泄压结构外的壳体应不破裂。

5.3.2.3高温充放电循环

电池模块按照6.5.2.3进行高温充放电循环试验，应不起火、不爆炸。

5.3.2.4低温充放电循环

电池模块按照6.5.2.4进行低温充放电循环试验，应不起火、不爆炸。

5.3.2.5外部短路

电池模块按照6.5.2.5进行外部短路试验，应不起火、不爆炸。

5.3.2.6跌落

电池模块按照6.5.2.6进行跌落试验，应不泄漏、不起火、不爆炸。

5.3.2.7加热

电池模块按照6.5.2.7进行加热试验，应不起火、不爆炸。

5.3.2.8挤压

电池模块按照6.5.2.8进行挤压试验，应不起火、不爆炸。

5.3.2.9热扩散

电池模块按照6.5.2.9进行热扩散试验，除触发对象外的电池单体应不发生热失控，并且应不破裂、不泄漏、不起火、不爆炸。

6试验方法

6.1试验条件

6.1.1环境条件

除另有特别规定外，试验应在以下环境条件下进行：

——环境温度：22℃±5℃;

——相对湿度：10％～90%;

——大气压力：86kPa～106kPa。

6.1.2测量仪器、仪表准确度

测量仪器、仪表准确度应满足以下要求：

——电压测量装置：±0.5％FS；

——电流测量装置：±0.5％FS；

——温度测量装置：±0.5℃;

——时间测量装置：±0.1％FS；

——尺寸测量装置：±0.1％FS；

——质量测量装置：±0.1％FS。

6.2试验准备

6.2.1标准充电

以制造商规定且不小于1I₃的电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压，静置1h（或制造商提供的不大于1h的静置时间），然后按照制造商提供的充电方法进行充电，充电后静置1h（或制造商提供的不大于1h的静置时间）。

若制造商未提供充电方法，则由检测机构和制造商协商确定合适的充电方法，或依据以下方法充电：

以制造商规定且不小于1I₃的电流恒流充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05I₁时停止充电，充电后静置1h（或制造商提供的不大于1h的静置时间）。

6.2.2预处理

6.2.2.1正式测试开始前，电池单体、电池模块应先进行预处理循环，步骤如下：

a)按照6.2.1进行标准充电：

b)以制造商规定的且不小于1I₃的电流放电至制造商规定的放电终止条件；

c)静置1h（或制造商提供的不大于1h的静置时间）；

d)重复步骤a)～c)不超过5次。

6.2.2.2如果电池单体连续3次释放的容量的极差小于额定容量的3％，则认为电池单体完成了预处理，预处理循环可终止，取最后3次试验结果平均值作为实际容量。

6.2.2.3如果电池模块连续2次释放的容量的极差小于额定容量的3％，则认为电池模块完成了预处理，预处理循环可终止，取最后2次试验结果平均值作为实际容量。

6.3基本检查

目视检查电池单体和电池模块的外观，检查电池模块的结构。

用量具测量电池单体和电池模块的外形尺寸。

用衡器测量电池单体和电池模块的质量。

6.4电池单体试验

6.4.1循环寿命

按照如下步骤测试循环寿命：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)以制造商规定且不小于1I₃的电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压，静置1h（或制造商提供的不大于1h的静置时间），记录放电时释放的容量，然后按照制造商提供的充电方法进行充电，充电后静置1h（或制造商提供的不大于1h的静置时间）；

c)重复步骤b）500次。

如果出现不符合制造商规定的电池状态，则提前终止测试循环。

6.4.2安全性能

6.4.2.1过放电

按照如下步骤测试过放电性能：

a)将电池单体以制造商规定的且不小于1I₃的电流放电至制造商规定的放电终止条件；

b)以1I₁电流放电30min；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.2过充电

按照如下步骤测试过充电性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)以3I₁电流或制造商规定的最大充电电流充电,电池单体电压达到10V时停止充电，否则持续充电7h；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.3高温充放电循环

按照如下步骤测试高温充放电循环性能：

a)将电池单体放置在（80±2）℃的温度箱中，待电池单体温度达到（80±2）℃后，静置30min；

b)按照6.2.1进行充电；

c)重复步骤b）20次；

d)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察6h。

6.4.2.4低温充放电循环

按照如下步骤测试低温充放电循环性能：

a)将电池单体放置在（-10±2）℃的温度箱中，待电池单体温度达到（-10±2）℃后，静置30min；

b)按照6.2.1进行充电；

c)重复步骤b）20次；

d)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察6h。

6.4.2.5外部短路

按照如下步骤测试外部短路性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)将电池单体正、负极经外部短路1h，外部线路电阻应小于3mΩ;

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.6跌落

按照如下步骤测试跌落性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)以1.5m的高度端子向下垂直跌落到混凝土地面上；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.7加热

按照如下步骤测试加热性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)放入温度箱，按照5℃/min速率由室温升至（150±2）℃,保持此温度6h之后停止加热；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.8挤压

按照如下步骤测试挤压性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)按照下列条件进行挤压试验：

1)挤压板形式：半径75mm的半圆柱体，半圆柱体的长度（L）大于被挤压电池单体的尺寸，如图1中a）所示；

2)挤压方向：垂直于电池单体极板方向施压，如图1中b)和c）所示；

3)挤压速度：不大于2mm/s；

4)挤压程度：电池单体电压达到0V或变形量达到50％或挤压力达到200kN或1000倍试验对象重量后停止挤压；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

图1挤压板和电池单体挤压示意图

6.4.2.9针刺

按照如下步骤测试挤压性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)用直径5mm～8mm的耐高温钢针（针尖的圆锥角为45°~60°,针的表面应光洁，无锈蚀、氧化层和油污），以0.1mm/s的速度，从垂直于极板的方向刺入10mm深度或电池单体厚度的30％，取较大值，刺入位置宜靠近所刺面的几何中心，钢针停留在电池单体中；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.10热失控

6.4.2.10.1按照如下步骤测试热失控性能：

a)将电池单体按照6.2.1进行充电；

b)按照以下方法之一进行热失控试验（由制造商选择）：

1)外部加热触发热失控方法，按照GB38031—2025中C.5.3.4进行；

2)内部加热触发热失控方法，按照GB38031—2025中C.5.3.5进行；

3)过充电触发热失控方法，以制造商规定且不小于1I3的电流恒流充电，监测电池单体负极端子温度，直至发生热失控时停止充电；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.4.2.10.2热失控触发判定条件：

a)电池单体产生电压降，且下降至超过初始电压的25%;

b)监测点温度达到制造商规定的最高工作温度；

c)监测点的温升速率大于等于1℃/s，且持续3s以上。

当a)和c)或者b)和c)发生时，判定发生热失控。如果采用的热失控触发方法未触发热失控，为了确保安全，需证明采用如上三种方法均不会发生热失控。

6.4.2.11泄压结构可靠性

由制造商提供空电池单体外壳，按照制造商提供的方法或与制造商协商合适的方法进行试验。

6.4.2.12隔膜耐热性

将隔膜制备成10cm×10cm的样品，并放置于恒温箱内，以5℃/min从25℃升温至120℃,并在120℃下静置1h，然后以5℃/min降温至25℃,测量纵向（电池极耳方向）、横向尺寸，纵向热收缩率按照公式（1）计算，横向热收缩率按照公式（2）计算。

TD=(10-l)/10×100%······························································(1)

MD=(10-w)/10×100%····························································(2)

式中：

TD——纵向热收缩率；

MD——横向热收缩率；

l——降温至25℃后的样品纵向尺寸，单位为厘米（cm）；

w——降温至25℃后的样品横向尺寸，单位为厘米（cm）。

6.5电池模块试验

6.5.1电池一致性

按照如下步骤测试电池一致性：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)以5s为间隔，测量三次电池模块中各电池单体的电压，每个电池单体的电压取三次结果的平均值，按照公式（3）计算电压极差系数。

uj=(umax−umin)⁄up×100···························································(3)

式中：

uj——电压极差系数；

umax——电池模块中电池单体的最高电压，单位为伏（V）；

umin——电池模块中电池单体的最低电压，单位为伏（V）；

up——电池模块中电池单体的平均电压，单位为伏（V）。

6.5.2安全性能

6.5.2.1过放电

按照如下步骤测试过放电性能：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)以制造商规定的且不小于1I₃的电流放电至制造商规定的放电终止条件；

c)以1I₁电流放电30min或者电池模块中任意电池单体电压达到0V；

d)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.5.2.2过充电

按照如下步骤测试过充电性能：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)以3I1电流或制造商规定的最大充电电流充电，电池模块中任意电池单体电压达到10V时停止充电，否则持续充电7h；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.5.2.3高温充放电循环

按照如下步骤测试高温充放电循环性能：

a)将电池模块放置在（80±2）℃的温度箱中，待电池模块温度达到（80±2）℃后，静置30min；

b)按照6.2.1进行充电；

c)重复步骤b）20次；

d)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察6h。

6.5.2.4低温充放电循环

按照如下步骤测试低温充放电循环性能：

a)将电池模块放置在（-10±2）℃的温度箱中，待电池模块温度达到（-10±2）℃后，静置30min；

b)按照6.2.1进行充电；

c)重复步骤b）20次；

d)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察6h。

6.5.2.5外部短路

按照如下步骤测试外部短路性能：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)将电池模块正、负极经外部短路1h，外部线路电阻应小于3mΩ;

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.5.2.6跌落

按照如下步骤测试跌落性能：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)将电池模块以1.5m的高度端子向下垂直跌落到混凝土地面上；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.5.2.7加热

按照如下步骤测试加热性能：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)放入温度箱，按照5℃/min速率由室温升至（150±2）℃,保持此温度6h之后停止加热；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

6.5.2.8挤压

按照如下步骤测试挤压性能：

a)将电池模块按照6.2.1进行充电；

b)按照下列条件进行挤压试验：

1)挤压板形式：半径75mm的半圆柱体，半圆柱体的长度（L）大于被挤压电池模块的尺寸，如图2中a）所示；

2)挤压方向：垂直于电池极板方向施压，如果最容易受到挤压的方向不可获得，则垂直于电池排列方向施压，如图2中b）所示；

3)挤压速度：不大于2mm/s；

4)挤压程度：电池模块中任意电池单体电压达到0V或者模块的变形量达到30％或者挤压力达到电池模块重量的1000倍和表1所列数值中较大值后保持10min；

c)完成以上步骤后，在试验环境温度下观察3h。

图2挤压板和电池模块挤压示意图

表1挤压力选取表

6.5.2.9热扩散

选取电池模块排列在中间的两个电池单体作为热失控触发对象，按照6.4.2.10触发热失控。

注：电池模块由5个电池单体组成时，选取第2和第3个电池单体，对其他奇数个电池单体组成的电池模块依此类推。

7检验规则

7.1检验项目

电池检验项目见表2。

首先对所有实验对象进行预处理，然后进行实际容量试验和电池一致性试验，最后进行循环寿命试验和安全性能试验。

表2检验项目表

7.2抽样

型式检验的样品应从出厂检验合格的产品中采用GB/T10111—2008规定的简单随机抽样方法随机抽取。

抽样基数：电池单体不少于150个，电池模块不少于50个，空电池单体外壳不少于10个，隔膜试样不少于10个。

样品数量：电池单体不少于35个（包括一个备样），电池模块不少于10个（包括一个备样），空电池单体外壳5个，隔膜试样3个。

7.3判别规则

任意项目不合格，应判定该产品不合格。

8运输和储存

8.1运输

8.1.1电池运输中荷电状态应不高于30％，在运输中不应倒置或受剧烈机械冲击、暴晒和雨淋。

8.1.2电池在装卸过程中，应轻搬轻放，严防摔掷、翻滚和重压。

8.2储存

8.2.1电池应储存在温度为5℃~40℃,干燥、清洁及通风良好的仓库内。

8.2.2电池应不受阳光直射，距离热源不得少于2m。

8.2.3电池不应倒置及卧放，并应避免机械冲击或重压。

8.2.4电池在储存时应按照制造商规定的周期定期进行充电。