防爆リチウム電池の認証と規格の説明

2025 年 8 月 27 日

ハオ・ファン博士

技術ディレクター。リチウム電池の研究開発・設計において20年の経験を持ち、電池構造の最適化、性能向上、安全技術に精通しています。高エネルギー密度電池、防爆電池、長寿命電池の開発において豊富な実務プロジェクト経験を有し、複数の大規模電池研究開発・産業化プロジェクトに参加・主導してきました。

防爆型リチウム電池は、危険場所における爆発の危険からお客様を守ります。爆発性雰囲気下で電池システムを設置する場合、厳格な規制が適用されます。ATEXおよびIECEx規格は、リチウム電池パックの爆発性区域における要件を定めています。あらゆる爆発性環境において、事故を防止するためには、認証、安全性、そして規制遵守を最優先に考える必要があります。

主要なポイント（要点）

防爆リチウム電池は、危険な場所での安全性を確保するために、EU の ATEX、世界の IECEx、北米の UL、中国の GB などの厳格な認証を満たす必要があります。
火災や爆発のリスクを防ぐために、過充電保護、バッテリー管理システム、熱制御などの厳格なテストと安全機能に従ってください。
認証を慎重に検証し、定期的に品質チェックを実施し、規制を常に最新の状態に維持してコンプライアンスを維持し、爆発の危険がある環境でビジネスを保護します。

パート1：防爆リチウム電池の認証

防爆リチウム電池爆発性雰囲気下での安全な動作を確保するため、厳格な認証と規格に準拠する必要があります。危険な環境に適したリチウム電池パックを選択するには、国際認証システムと地域認証システムの違いを理解する必要があります。このセクションでは、ATEX、IECEx、UL、GBといった最も重要な認証について解説し、リチウム電池の認証と規制遵守における関連性について説明します。

1.1 ATEXとIECExの概要

ATEXとIECExは、爆発の危険性がある雰囲気で使用される防爆リチウム電池の最も認知されている認証システムです。これらの規格は、次のような産業で電池パックを導入する際に役立ちます。産業用, インフラ, セキュリティ.

注意： EU ATEX規制では、欧州連合（EU）域内の危険区域で使用されるすべてのリチウム電池パックにATEX認証が義務付けられています。IECEx認証システムは国際的に認められており、多国籍プロジェクトで採用されるケースが多くあります。

防爆リチウム電池の ATEX 認証と IECEx 認証の主な特徴の比較は次のとおりです。

機能	ATEX認証への適合	IECEx認証
地域	EU内でのみ必須かつ法的に有効	国際的に認知されている（オーストラリア、アジア、中東など）
法的要件	欧州連合内では義務付けられている	オプションだが世界的に広く受け入れられている
認定フォーマット	EU適合宣言	IECEx管理委員会が発行する適合証明書（CoC）
規制機関	EU認定機関	IECEx管理委員会
機器の使用	EUベースの事業に最適	多国籍コンプライアンスに最適
互換性	二重認証がない限り、法的および保険上の制限が適用されます	ATEXと同じ。互換性は管轄区域によって異なります。
遵守する基準	EN 60079	IEC 60079
バッテリーへの適用	危険区域のバッテリーは、安全性を確保するためにこれらの基準に基づいて認証を受ける必要がある。	ATEXと同じ。危険区域内の電気機器としての防爆リチウム電池に適用されます。

EU域内では、ATEX指令2014/34/EUの規定に従い、リチウム電池パックにはATEX認証が必要です。IECEx認証は、オーストラリア、アジア、中東など、EU域外の多くの地域で認められています。米国では、ATEXではなく、米国電気工事規程（NEC）やMSHA（英国電気安全基準）などの異なる規制に従う必要があります。ATEXとIECExはどちらも、爆発性雰囲気で使用される電池が厳格な安全性と性能要件を満たすことを要求しています。

1.2 UL規格

北米では、防爆リチウム電池にはUL規格が適用されます。UL規格は厳格な安全性試験に重点を置いており、米国の規制への準拠に不可欠です。これらの規格は、爆発性環境で使用されるリチウム電池パックの火災、電気、および機械的なリスクに対処しています。

防爆リチウム電池に関連する主要な UL 規格の概要は次のとおりです。

UL規格	注目されるところ	防爆リチウム電池との関連性
UL 1642	リチウム電池の安全要件、火災や爆発のリスクを防ぐための試験	リチウム電池の火災および爆発防止に直接取り組む
UL 2054	家庭用および業務用リチウム電池の安全性	爆発リスクの軽減に関連する安全な使用、取り扱い、保管について説明しています。
UL 4200A	高性能用途における二次リチウム電池の安全性	厳しい環境における安全性を確保し、間接的に防爆設計をサポートします。
UL60086-4	一次リチウム電池の安全性と性能	意図された予測可能な使用状況下での安全な操作に重点を置き、爆発リスクを低減します。
UL 1973	定置型および動力型バッテリーシステムの安全性	防爆システムに不可欠な電気安全、熱管理、火災封じ込め、熱暴走の緩和に対処します。
UL 9540	バッテリーやインバータを含むエネルギー貯蔵システム全体の安全性	電気、機械、火災安全を統合し、防爆システム設計をサポートします。
UL 9540A	バッテリーエネルギー貯蔵システムにおける熱暴走火災伝播の試験方法	熱暴走と火災伝播を評価し、軽減するために重要であり、防爆安全性の鍵となる

UL 2054は、国際IEC規格よりも多くの試験と厳しい条件を規定しています。UL規格は、特に自動車に使用されるリチウム電池パックに対して、より厳しい要求事項となっています。インダストリアルおよび定置型エネルギー貯蔵アプリケーション。UL 1973 および UL 9540A は、爆発防止リチウム電池にとって極めて重要な熱暴走と火災封じ込めに対処するため、大規模電池システムにとって特に重要です。

1.3 GBと地域標準

中国で事業を展開する場合、防爆リチウム電池に関するGB規格に準拠する必要があります。これらの規格は、特に危険区域で使用されるエネルギー貯蔵システムや電気自動車に使用されるバッテリーパックに必須です。

主な GB 標準には次のものがあります:

GB 44240-2024：100kWhを超えるエネルギー貯蔵システムに使用される防爆型リチウム電池を規定します。設計、製造、試験、設置、リサイクルを含む電池のライフサイクル全体を網羅しています。過充電、強制放電、釘刺し、熱負荷など、23項目の具体的な安全試験を実施する必要があります。
GB/T 31485-2015 および GB/T 31486-2015: バッテリーモジュールの安全性と電気性能のテストに重点を置いています。
GB/T 31467 シリーズ: ISO 12405 に基づいており、安全性テスト手順と熱暴走防止をカバーし、バッテリーパックとシステムに適用されます。
GB/T 31484-2015: 電気自動車用動力バッテリーのサイクル寿命試験専用。
MIIT の 2016 年「電気バスの安全技術仕様」: 熱暴走と伝播に関する追加テストを導入。

ヒント： GB 44240-2024 は IEC、UL、UN などの国際規格に準拠しているため、輸出用にリチウム電池パックを製造または統合する場合、世界的なコンプライアンスを容易に達成できます。

地域規格は、ATEXやULなどの国際規格とは、法的強制力、分類システム、認証機関の点で異なります。主な違いは以下の表にまとめられています。

認証基準	地域/範囲	分類システム	法的地位	認証機関	主な注意事項
ATEX	European Union	ゾーン (0,1,2)	EUでは義務化	EU認定機関	EN 60079規格を採用。EU内でのみ法的拘束力を持つ。
UL/FM	北米大陸	部門（1,2）	米国/カナダでは必須	OSHA/NRTL、FMグローバル	NEC 500/505に基づく地域重視
CSA	Canada	部門	カナダでは必須	CSAグループ	カナダ電気規格（CEC）に基づく
インメトロ	Brazil	ゾーン/IECベース	ブラジルでは必須	国立計量標準研究所	IEC規格のローカル適応
IECEx		ゾーン (0,1,2)	任意だが世界的に認められている	IECEx管理委員会	IEC 60079に基づく調和された世界標準。多国間での受け入れを促進

防爆型リチウム電池は、ターゲット市場に適した認証と規格に適合していることを確認する必要があります。このアプローチにより、現地の規制への準拠が保証され、爆発性雰囲気下でも最高レベルの安全性が確保されます。

パート2：コンプライアンスと安全要件

2.1 テストプロトコル

防爆リチウム電池パックの認証を取得するには、厳格な試験プロトコルに従う必要があります。これらのプロトコルは、製品が最高の安全基準を満たし、危険な環境における爆発の危険に耐えられることを保証します。IEC 60079シリーズ、特にIEC 60079-35-1とIEC 60079-31は、爆発性雰囲気で使用されるリチウム電池の試験に関する世界的なベンチマークを確立しています。これらの規格は、リチウム電池パックを含む機器の発火リスク、構造、および表示に重点を置いています。

IEC 60079 の主なテストプロトコルは次のとおりです。

バッテリーの構造と充電方法の評価。
過放電および過充電に対する保護。
発火を防止するための温度クラスの決定。
熱保護および電子回路のテスト。
密閉セルの短絡耐電流および故障状態テスト。
爆発性粉塵雰囲気における筐体の表面温度制限。

リチウム電池パックの認証においては、UL 1642とIEC 62133も考慮する必要があります。これらの規格は、適用範囲と試験の重点が異なります。以下の表に、主な違いを示します。

機能	UL 1642	IEC 62133
スタンダードタイプ	リチウム電池の安全基準	ニッケルおよびリチウム電池の国際規格
テストの焦点	セルの安全性: 過充電、短絡、高温、機械的損傷	バッテリーパックの安全性：保護回路、振動、高度、熱による損傷
テスト手順	環境、電気、機械の評価	振動や高度シミュレーションを含む包括的なテスト
市場での認知度	北米大陸	グローバル（ヨーロッパ、アジア、その他）
用途	民生用電子機器用リチウム電池	パックを含むポータブル充電式電池

防爆・環境試験室はUL 1642とIEC 62133の両方の規格に準拠し、広範囲の温度・湿度制御を提供します。これにより、熱暴走や火災といった現実世界の危険をシミュレートした条件下で、リチウム電池パックの試験を実施できます。

リチウムイオン電池を出荷する場合は、以下の規則を遵守する必要があります。 UN 38.3航空、海上、陸上輸送におけるリチウム電池の輸送に関する規格です。この規格では、高度シミュレーション、熱サイクル、振動、衝撃、外部短絡、衝撃、過充電、強制放電に関する試験が義務付けられています。これらの試験は、リチウムイオン電池の輸送中の火災や爆発を防止するのに役立ちます。

2.2安全機能

リチウム電池パックの防爆設計には、高度な運用安全機能が必要です。UL 2271は、危険区域における火災および爆発のリスクを最小限に抑えるための包括的な保護機能を義務付けています。電池パックには、以下の安全機能を組み込む必要があります。

充電中の故障を防ぐ過充電保護機能。
偶発的なショートにも安全に耐えるショート保護機能。
過度の消耗による損傷を回避するための過放電保護。
安全な操作を維持するための電流と電圧の制限。
バッテリー管理システム（BMS）リアルタイムの監視と制御を実現します。
振動、衝撃、落下耐性などの機械的保護。
温度サイクル、湿度、熱衝撃耐性などの環境保護。
電解液の漏れや耐腐食性に関する化学安全性試験。
熱暴走を防ぐための、圧縮、貫通、強制放電などの過酷なテスト。
BMS ソフトウェアおよびハードウェアの機能安全性評価。

次のような運用上の安全機能も実装する必要があります。

過熱を防ぐ温度センサー。
危険な電力スパイクを回避するための電流制限装置。
迅速なシャットダウンのための緊急切断システム。
機械的な損傷に対する物理的な保護。

適切な保管条件は、防爆設計において極めて重要です。リチウム電池パックは、過熱を防ぐため、室温で直射日光を避け、屋内に保管してください。自動スプリンクラーシステム、耐候性保護装置、適切な換気装置を使用して、火災を抑制し、有害ガスを拡散させてください。F-500 Encapsulator Agentなどの高度な消火剤は、熱エネルギーを吸収し、熱暴走を抑制し、爆発性ガスの発生を防ぎます。NFPA（全米防火協会）の防火基準を常に遵守し、電池に損傷や液漏れがないか定期的に点検してください。

2.3 検証と選択

認証された防爆リチウム電池パックを選択するには、体系的な検証プロセスが必要です。コンプライアンスと安全性を確保するには、以下の手順に従う必要があります。

バッテリーの外装とパッケージに欠陥がないか、明確なラベル表示（ブランド、モデル、電圧、容量、製造日、規格）、および認証マークがあるかどうか検査します。
専門機器を用いてバッテリー容量を測定します。バッテリーを完全に充電および放電し、実際の容量が定格値の±5%以内であることを確認します。
負荷テストを実施して電圧の安定性を評価します。放電中の電圧変化を監視し、スムーズな動作を確認します。
充放電性能を評価します。充電時間が正常であること、異常な発熱や煙の発生がないこと、放電が安定していることを確認します。
制御された過充電および過放電試験を通じて安全性能を検証します。膨張、漏電、煙、発火、爆発の有無を確認します。
すべてのテストが電気の専門知識を持つ専門家によって実施されるようにしてください。

継続的なコンプライアンスを維持するには、次のことを行う必要があります。

初期認証後に工場の品質管理を確立します。
設計の詳細、BMS 統合、テストレポートなどの包括的な技術ドキュメントを維持します。
生産の一貫性を監視するために継続的な品質管理プロセスを実装します。
動作状態と障害状態をシミュレートする定期的なテストプロトコルに従います。
ガイダンスと再テストについては、認定テスト機関にお問い合わせください。
防爆リチウム電池規格への準拠を確実にするために、規制の変更について最新情報を常に把握しておいてください。

UL Solutions、TÜV Rheinland、Intertek、SGSなどの第三者試験機関は、独立したコンプライアンス検証を提供しています。これらの機関の専門知識と認定は、国際市場への参入を支援し、製品の故障やリコールのリスクを軽減します。

認証取得にかかる費用と期間は地域や規格によって異なります。以下の表は、一般的な費用をまとめたものです。

認定	おおよその費用範囲（USD）	代表的な地域/市場	Notes
UL 1642	$ 15,000 - $ 20,000	北米大陸	最もコストが高く、米国/カナダ市場に焦点を当てている
IEC 62133	$ 6,000 - $ 10,000	EUと世界	中価格帯で、幅広い国際市場をカバー
UN38.3	$ 5,000 - $ 7,000	輸送手段	輸送の安全のために必須、中程度のコスト
KC	$ 3,000 - $ 5,000	韓国	低コスト、地域要件
PSE	$ 2,000 - $ 4,000	日本	上場企業の中で最も低コスト、地域標準
CBスキーム	$ 4,000 - $ 6,000	複数の国	中程度のコスト、複数の国をカバー
CEマーキング	不定	EU	バッテリー容量に応じて自己申告またはテストが必要

2.4 ATEX指令

ATEX指令は、欧州連合における防爆リチウム電池パックに対する最も厳しい要件を定めています。EN 60079シリーズの規格（一般要件に関するEN 60079-0、本質安全回路に関するEN 60079-11、および電池筐体の安全性向上または密閉に関するEN 60079-7/18）に準拠する必要があります。

主な ATEX 指令は次のとおりです。

2014/34/EU (機器指令): EU 認定機関による設計、製造、テストを義務付けます。
1999/92/EC (職場指令): バッテリーの配置に関して危険ゾーン (ゾーン 0/1/2) を分類します。

バッテリーパックは、機器カテゴリー（グループII、サブグループIIA、IIB、またはIIC）および温度クラス（例：T4）に従って分類および表示し、表面温度が自然発火閾値を下回るようにする必要があります。ATEX指令は、バッテリー筐体の本質安全、エネルギー制限、熱管理、および構造的保護を規定しています。EU市場への参入には、詳細な表示とより長い認証期間が必須です。

ATEX指令は、火花や熱による可燃性ガスや粉塵の発火を防ぐための本質安全機能の搭載を義務付けており、設計および製造プロセスに影響を与えます。電流、熱、火花を制限するために保護回路を使用する必要があります。危険区域はゾーンによって分類されており、安全要件や材料の選択に影響します。温度コード（T1～T6）は表面温度の上限を規定しており、部品や筐体材料の選択に影響します。

また、重複・進化する規格、厳格な文書管理、そして法的責任の複雑さといった課題にも対処する必要があります。リチウム電池パックの防爆設計には、専門的な防火対策、爆発抑制対策、そして厳格なメンテナンススケジュールが求められます。ATEX指令をはじめとする国際的な安全規格への適合性を維持するには、認定試験機関と提携し、規制の最新情報を常に把握しておく必要があります。

防爆リチウム電池認証は、危険区域における事業の安全性を確保します。より安全な製品、法的保証、そしてグローバル市場へのアクセスを実現します。コンプライアンスを確保するには、認証を常に確認し、安全機能を確認し、規制の更新を常に監視してください。認証済みのリチウム電池パックを優先的に選定し、専門家に相談することで、進化する産業市場で常に一歩先を行くことができます。