GB/T 42728-2023 锂离子电池组安全设计指南

GB/T 42728-2023《锂离子电池组安全设计指南》是一部面向锂离子电池组产品安全设计过程的推荐性国家标准，于2023年8月6日由国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合发布，并于2024年3月1日正式实施。该标准由工业和信息化部电子信息司归口管理，起草单位包括电子标准化研究院、宁德时代、比亚迪、新能德、欣旺达、德赛电池、联想、小米、OPPO等一线企业，体现了广泛的产业参与和技术先进性。

本标准适用于所有类型、各种应用场景下的锂离子电池组，包括但不限于便携式电子设备、储能系统、电动汽车、电动工具、船舶及航空航天设备等领域。其核心目的是在产品设计初期阶段，即从电芯选型、结构设计、保护电路配置、热管理系统布局等多个方面入手，帮助设计人员从源头消除或降低电池安全风险，提高产品的整体安全性与可靠性。

一、标准结构与主要内容

GB/T 42728-2023标准主要包含以下几个核心技术模块：

1. 设计原则与总体要求

• 提出电池组在结构、热、电气及系统集成方面的基本安全目标，如预防热失控、防止外部短路、电芯一致性匹配等。

• 明确以“失效控制为核心”的设计理念，强调多重冗余保护机制和容错设计思想。

2. 电芯安全设计要求

• 要求选用符合国家或国际安全标准（如GB 31241、UL 1642等）的电芯，并应针对电芯热稳定性、过充耐受性、穿刺测试等性能进行评估。

• 提出电芯在并联、串联连接时的一致性筛选标准及布置结构建议。

3. 电路与BMS保护策略

• 明确电池管理系统（BMS）在防止过充、过放、过流、短路、高温等方面的功能要求。

• 要求设计电流断路器、熔断器、热熔断器等硬件保护机制，作为电路级最后安全屏障。

4. 热管理系统设计

• 详细列出了对自然风冷、强制风冷、液冷等热管理方式的选型原则。

• 要求具备热失控监测预警机制，并在单体热失控时尽量避免蔓延至相邻电芯。

5. 防火阻燃设计

• 提倡选用符合UL 94 V-0级别的阻燃材料。

• 要求对壳体、连接器、绝缘材料等进行燃烧测试和火焰传播控制设计。

6. 结构与机械防护

• 规定电池包结构应满足防跌落、防碰撞、防震动的要求。

• 对高空坠落、翻滚、机械冲击等工况下的壳体强度和电气完整性提出试验标准。

7. 环境适应性与寿命设计

• 电池组需能在高低温、湿热、盐雾、灰尘等环境下长期可靠运行。

• 要求在设计中考虑生命周期末期的性能退化对安全功能的影响。

二、实施价值与意义

GB/T 42728-2023的出台填补了我国在电池组安全“设计阶段”缺乏统一标准的空白。在此之前，行业主要依靠《GB/T 31467》《GB/T 31485》《GB/T 31241》等标准指导电池系统的安全测试或出厂验证，而在产品研发初期缺乏强有力的设计规范作为基础。这使得部分产品存在“能过测试但设计有缺陷”的安全隐患。

该标准的实施，有助于：

• 提高我国电池组产品在全球范围的竞争力，尤其是在对安全性要求极高的应用领域（如电动汽车、船用、航空）。

• 为企业内建研发流程、安全评估体系、设计验证流程提供技术依据。

• 提升国产电池组在招投标、认证审核等场合中的认可度。

三、标准应用建议

对企业而言，若欲将GB/T 42728-2023有效落地，应从以下几方面着手：

1. 将该标准纳入企业的产品设计评审流程、DFMEA评估模板中。

2. 在产品开发初期组织研发团队对标准条款逐项解读，确保结构、热、电气等各领域负责人理解一致。

3. 配套开发符合标准条款的验证方案，如过温保护验证、热蔓延隔离试验、BMS故障冗余模拟等。

4. 对现有产品线进行回溯性审核，识别潜在设计漏洞。

综上所述，GB/T 42728-2023作为国内第一部以“安全设计”为主线的电池组标准，不仅提升了设计层面的规范性和技术水平，也对中国锂电产业的高质量发展起到了引导作用。未来，随着电池技术应用更加多元化，该标准预计还将与储能、动力、消费电子等专项安全标准形成联动支撑体系，推动我国电池技术安全体系全面升级。