鋰電池技術創新與全球法規
- certgrouppub
- 7月20日
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本文深入剖析了鋰電池技術的最新發展，以及全球安全與永續性法規的關鍵變革，本文強調了創新和合規兩者都非常重要，為製造商、研發部門和供應鏈管理提供了實用的策略性見解；固態電池的商業化、矽陽極的興起、循環經濟日益增長的重要性，以及越來越嚴格且趨於協調（但仍有區域差異）的法規環境，特別是在安全和環境影響方面，都是當前產業的重點；這些趨勢共同塑造了鋰電池產業的未來，要求所有相關方必須保持敏銳的洞察力並靈活應變，才能確保技術領先並符合全球規範。
1. 前言
鋰離子電池 (LIBs) 站在全球能源轉型的最前線，為從可攜式電子產品到電動車 (EVs) 以及大型再生能源儲存系統等各種應用提供動力，它們無與倫比的能量密度和多功能性，讓它們成為現代科技不可或缺的一部分，然而，技術創新速度飛快，應用也越來越廣泛，這也促使安全技術不斷進步，並且需要一個健全、全球協調的法規框架，本文深入分析鋰電池發展的最新技術突破，重點關注 2024 年至 2025 年的趨勢，並展望 2030 年；同時，本文將全面審視不斷演變的全球安全標準和法規框架，包括國際、區域和國家層面的規定，為處於這個動態環境中的產業相關方提供關鍵見解。
2. 鋰電池技術的最新進展
接下來將深入探討塑造鋰電池技術未來的尖端發展，探索有望提升性能、安全性和永續性的新化學材料、創新材料和先進製造工藝。
2.1 新一代電池化學材料
追求更高的能量密度、更高的安全性和更低的成本，是推動傳統鋰離子電池以外化學材料研究與開發的關鍵動力。
固態電池 (SSBs)：能量密度與安全的突破
固態電池有望透過將易燃的液態電解質替換為固態替代品，徹底改變能量儲存技術，這種根本性的改變，透過消除熱失控風險，並允許在更高溫度下安全運行，從而本質上提高了安全性，這項技術進步直接解決了與傳統鋰離子電池相關的最關鍵安全問題。
在性能方面，固態電池預計將實現顯著更高的能量密度，預計到 2025 年將超過 400 瓦時/公斤 (Wh/kg)，這比目前鋰離子電池的 250-300 Wh/kg 有了大幅提升，一些原型，例如 Factorial 的 Solstice 電池，展現出高達 450 Wh/kg 的能量密度，而其與 Stellantis 的合作則實現了 390 Wh/kg 的能量密度，這直接轉化為電動車更長的續航里程（例如，超過 600 英里），以及各種應用中更緊湊、更輕的設計；此外，固態電池的循環壽命也顯著延長，預計可達 2,000 次以上，甚至有報告指出可達 8,000-10,000 次循環，遠超傳統鋰離子電池的 800-1,000 次循環 。
儘管固態電池前景光明，但其商業化仍面臨挑戰，其中一個主要障礙是固態電解質與電極之間的界面穩定性問題，這會導致電阻增加；研究人員正積極探索解決方案，如奈米塗層和複合電解質來優化性能；在製造方面，材料多樣性（硫化物、聚合物和氧化物電解質）和缺乏標準化生產流程導致成本增加和技術變異性；為應對這些挑戰，韓國研究人員提出了固態電池的通用設計原則，並開發了名為 SolidXCell 的藍圖，目的在優化電極厚度、電壓控制和材料配置，以實現大規模生產；領先企業如豐田、QuantumScape、CATL 和三星 SDI 正在大力投資固態電池的商業化，豐田計劃在 2025 年推出其首款固態電動車，而 QuantumScape 則鎖定航空和軍事等利基市場 ；最初，固態電池預計將在高階電動車和航空應用中率先採用，隨著規模經濟的發展和價格下降，預計將在標準電動車和電網儲能領域實現大規模普及 。
鋰硫 (Li-S) 電池：高能量密度的潛力
鋰硫電池是另一項極具潛力的下一代電池化學技術，它們理論上每單位重量可儲存比標準鋰離子電池多達八倍的能量，能量密度可達 500 Wh/kg，使其成為城市空中交通、航空和軍用無人機的理想選擇，然而，鋰硫技術面臨的主要挑戰之一是「穿梭效應」，這會損害硫基陰極的性能；韓國電氣研究院 (KERI) 的研究人員正透過使用金屬有機框架 (MOFs) 和多孔碳來顯著抑制這種效應，其原型在重複彎曲和循環後仍表現出強大的容量，儘管循環壽命仍然是其商業化的主要挑戰，但其潛在的低成本和高能量密度吸引了大量基礎化學研究。
鈉離子 (Na-ion) 電池：低成本替代方案
鈉離子電池作為鋰離子電池的低成本替代品，正逐漸受到關注。鉀儲量比鋰高出 1,000 倍，這使得鈉離子電池在原材料供應上具有顯著優勢，儘管其能量密度低於鋰基化學材料，但由於成本較低，鈉離子電池非常適合電網儲能和低功率電動車應用，在這些應用中成本效率比能量密度更為重要，預計鈉離子電池將補充鋰離子技術，共同提升整體電池生產能力並支持能源轉型 。
量子電池：充電速度的飛躍
「量子電池」是一項科幻般的技術，它利用量子態的力量以極快的速度儲存和釋放能量。最近發表在《npj Quantum Information》上的一項研究發現，「受控去相」（通常被認為是有害的現象）可能是使這些未來電池充電速度更快關鍵；透過管理去相干性（量子相干性的損失）和調整充電頻率，研究團隊找到了一種方法，可以將電池的充電速度提升到傳統方法無法達到的水平。
2.2 材料創新
材料科學的進步是推動鋰電池性能提升和成本降低的基石。
矽陽極：提升容量與效能
矽陽極技術是鋰離子電池領域的重大創新，矽能夠儲存比傳統石墨陽極多達十倍的鋰離子，因此能顯著提高電池的能量密度和性能，這對於電動車和可攜式電子產品等需要高能量密度的應用尤為重要；國際能源署 (IEA) 的研究顯示，矽碳複合陽極的採用率預計將從 2023 年的 12% 增長到 2025 年的 25%，這得益於奈米矽塗層的進步，使其能夠將鋰離子電池容量提高 30%。
然而，矽陽極面臨的主要挑戰是鋰離子嵌入過程中高達 300% 的體積膨脹，這會導致結構劣化和重複充放電循環後的容量損失，包括電接觸喪失、裂紋和顆粒粉化；為克服這些問題，研究人員正透過粘合劑化學、電解質添加劑和奈米結構等創新技術來解決膨脹問題，並提升整體性能。
市場對矽陽極電池的需求正在迅速增長，預計全球市場規模將從 2024 年的 3.573 億美元增長到 2030 年的 36.185 億美元，複合年增長率 (CAGR) 高達 50.1%；亞太地區在 2024 年佔據了最大的市場份額（超過 54.34%），這主要得益於電動車的普及和消費電子產品的發展；北美市場也預計將快速增長，主要由於領先製造商的存在、政府對清潔能源的推動以及對高能量密度電池的需求 。
業界對矽陽極技術的投資持續增加，Sicona Battery Technologies 於 2025 年開始在美國開發其首個商業設施，初始年產能為 6,700 噸矽碳陽極材料，並計劃擴大至 26,500 噸，可支持每年超過 325 萬輛電動車的電池需求；Sila Nanotechnologies 也於 2025 年 5 月在華盛頓州摩西湖啟動其設施，生產 Titan Silicon，這是一種與 Panasonic 合作開發的下一代矽陽極材料，重點將電動車電池能量密度提升 25% 並縮短充電時間；此外，Panasonic 於 2024 年 4 月啟動了針對汽車客戶的矽陽極電池試點生產，而 TDK Corporation 則於 2025 年 5 月加速推出其下一代矽陽極電池，目標鎖定高性能智慧型手機市場；這些發展表明，矽陽極技術正逐步實現大規模生產，使其更具可擴展性和經濟性。
無鈷陰極：重塑供應鏈
為減少對鈷這種成本高昂且受地緣政治影響的材料的依賴，無鈷陰極如鎳錳 (LiNiMnO2) 正日益受到關注；Wood Mackenzie 預計，到 2025 年，鎳錳陰極的市場採用率將超過 40%，這將有助於緩解供應鏈壓力，這一轉變不僅降低了成本，也確保了更符合環境和道德規範的採購。
紙基電池：永續與成本效益
初創公司 Flint 獲得了 200 萬美元的種子資金，用於開發其紙基電池技術，與傳統鋰離子電池不同，Flint 的設計將紙作為關鍵材料，以降低製造成本並最大限度地減少環境影響；經過處理的紙電極能夠儲存電荷，同時保持柔韌性和生物降解性，這代表了電池材料永續發展的一個新方向。
2.3 製造工藝進展
電池製造工藝的創新對於提高效率、降低成本和提升產品性能至關重要。
乾電極製造：環保與高效
乾電極製造技術代表了鋰離子電池生產的一個重大轉變，這種無溶劑的方法消除了對有毒溶劑的需求，顯著降低了能源消耗和碳足跡，並簡化了生產流程，從而降低了營運成本並減少了環境影響；傳統濕法工藝中常見的厚電極結構開裂和分層問題，在乾電極製造中得以規避，因為沒有溶劑蒸發，電極結構保持更穩定，機械完整性也得到改善，這對於高能量密度應用尤其重要 。
乾電極製造的關鍵創新包括捲對捲塗層、熱壓和聚四氟乙烯 (PTFE) 粘合劑纖維化，這些技術顯著提高了材料的均勻性、機械穩定性和可擴展性；特斯拉採用 Maxwell Technologies 的乾電池電極 (DBE) 工藝，證明了大規模實施的可行性；儘管乾電極技術仍面臨粘合劑優化、材料均勻性和大規模工藝適應性等挑戰，但其作為一種可擴展、成本效益高且環保的創新，有助於實現全球永續發展目標。
先進塗層技術：提升性能與安全性
表面工程領域的顯著進步，特別是創新塗層技術的發展，正在徹底改變電池製造；奈米塗層、智慧塗層和混合塗層是其中三種前沿技術，它們能夠顯著提升材料性能並延長壽命。
奈米塗層：用於增強電池電極的性能和壽命，並保護電子元件免受環境劣化，研究人員正在探索原子層沉積 (ALD) 和分子層沉積 (MLD) 等新沉積技術，以精確控制塗層厚度和組成，從而開發具有定制特性的奈米塗層。
智慧塗層：具有自我修復能力，可以自主修復裂紋和損壞，延長基礎材料的壽命。
混合塗層：結合了不同的塗層技術和材料，以實現增強的性能和特性，提供針對特定應用的定制解決方案，並改善耐久性。
這些塗層在鋰離子電池中扮演著關鍵角色，例如，粘合劑和特殊塗層可以防止短路、增強熱穩定性並改善結構完整性，陶瓷塗層可以應用於鋰離子電池的隔離膜，增加其機械強度，並防止枝晶的形成，從而減少短路和電池火災的風險；這些創新對於確保鋰離子電池在從可攜式電子產品到電動車和再生能源儲存系統等廣泛應用中滿足性能、壽命和安全要求至關重要。
電池組結構創新：從電芯到電池包與結構電池
電池包架構對於定義重量和體積能量密度至關重要，尤其是在電動車應用中，需要更高容量的電池包來延長續航里程。
電芯到電池包 (Cell-to-Pack, CTP) 技術：透過消除電池架構中不必要的重量，實現更高的功率重量比；例如，比亞迪 (BYD) 的刀片電池 (Blade Battery) 採用獨特的堆疊設計，無需單獨的電池芯，將薄型磷酸鐵鋰 (LFP) 片像書本一樣堆疊在矩形金屬外殼中；這種設計不僅提高了空間利用率超過 50%，從而提供更長的續航里程，還透過將每個電池芯作為結構樑來增強強度，並透過獨特的扁平矩形形狀改善冷卻效率和預熱性能；刀片電池已成功通過嚴格的針刺測試，未產生火焰或煙霧，表面溫度僅達到 30 至 60°C，證明了其卓越的安全性。
結構電池 (Structural Batteries)：是多功能材料或結構，既能作為電化學儲能系統（即電池），又具備機械完整性，這有助於減輕重量，對於電動車和無人機等運輸應用尤其有用，因為它們有潛力提高系統效率。
嵌入式電池：將鋰離子電池芯有效地嵌入複合結構中，通常是夾層結構；在這種設計中，電池芯作為核心材料，夾在兩個薄而堅固的面層（例如鋁）之間，面層承載平面和彎曲載荷，而電池芯則承載橫向剪切和壓縮載荷並儲存電能。
疊層結構電極：電極材料本身就具有承載和儲能功能，這類電池也被稱為無質量電池，例如，碳纖維增強聚合物 (CFRP) 概念的結構電池，其中碳纖維同時作為電極和結構增強材料，這種層壓板由負極、隔離膜和正極的組合組成，嵌入離子導電和結構電解質中。例如，利用碳纖維負極和磷酸鐵鋰正極的結構電池已被證明能夠點亮 LED。
這些結構創新旨在優化成本、車輛續航里程、結構剛性和安全性，以滿足經濟和運動型車輛的需求。
2.4 性能提升 (2025-2030 展望)
鋰電池技術的持續發展將在未來幾年帶來顯著的性能提升。
能量密度：持續攀升
鋰離子電池的能量密度在過去 30 年中已從 100-120 Wh/kg 提升到超過 270 Wh/kg，展望未來，固態電池預計將在 2025 年達到 400 Wh/kg 以上，甚至有潛力達到 350-700 Wh/kg；鋰硫電池則有望實現更高的能量密度，超過 600 Wh/kg ；這些進步將直接轉化為電動車更長的續航里程和可攜式電子產品更持久的電池壽命。
循環壽命：顯著延長
傳統鋰離子電池的循環壽命通常在 800-1,000 次充放電循環後開始衰退；然而，固態電池有望實現顯著的突破，預計可達到 2,000 次以上的循環壽命，甚至有報告指出可達 8,000-10,000 次循環，這將大幅提升設備和車輛的耐用性和使用壽命，電池管理系統 (BMS) 和材料塗層的進步也正在延長鋰離子電池的生命週期，使其隨著時間的推移更加耐用和成本效益更高。
充電速度：快速充電技術普及
快速充電技術正在徹底改變電動車領域，最大限度地縮短充電時間並提升用戶便利性，先進的鋰離子電池系統現在支持快速充電，使電動車在短短 15 分鐘內即可達到 80% 的充電量，這對於滿足消費者對更長續航里程和更快充電時間的需求至關重要。
成本降低趨勢：推動市場普及
鋰離子電池的成本持續下降是市場增長的主要驅動力，2024 年，鋰離子電池組的價格下降了 20%，是自 2017 年以來最顯著的跌幅，鋰價格的下降（近 20%）主要歸因於供應過剩，磷酸鐵鋰 (LFP) 電池化學材料的普及也對成本降低產生了影響，因為 LFP 電池每千瓦時的價格比鎳錳鈷 (NMC) 電池便宜近 30%，而 LFP 正是中國最常用的電池化學材料。
隨著製造工藝效率的提高和規模經濟的實現，鋰離子電池的生產成本預計在未來幾年將大幅下降，固態電池的製造成本也預計將透過捲對捲 (R2R) 生產等技術降至約 100 美元/千瓦時，達到這一成本門檻對於固態電池在各行業的大規模採用至關重要，這些成本的下降將使鋰離子電池在消費電子產品、電動車和電網儲能等廣泛應用中更具經濟實惠性。
永續性與回收：邁向循環經濟
隨著電動車的快速增長，廢棄鋰離子電池的管理成為一個關鍵挑戰，回收和永續性正日益成為電池產業的中心議題，全球鋰離子電池回收產業正在顯著擴張，各國政府和企業都在應對不斷增長的需求；截至 2025 年，已建立的回收設施的容量約為每年 160 萬噸。
回收鋰電池可以回收約 95% 的金屬，用於新電池的製造，從而減少對原生資源開採的需求並最大限度地減少環境影響，循環經濟的創建是電池產業的目標，即將廢舊材料進行修復、再利用或回收，這項轉型方法具有巨大的經濟潛力，預計到 2040 年，回收產業本身將產生約 60 億美元的利潤池，總收入將超過 400 億美元。
然而，全球鋰離子電池回收工作仍受到物流不足、法規不完善和技術成熟度等因素的阻礙；例如，回收設施通常集中在特定區域，導致廢棄電池需要長距離運輸，這增加了成本和環境負擔，為解決這些問題，需要建立更多的本地回收或預處理設施。
歐盟電池法規 (Regulation 2023/1542) 引入了新的回收效率目標：從 2027 年 12 月 31 日起，授權處理和回收設施必須達到鈷、銅、鎳和鉛至少 90%，鋰至少 50% 的最低回收效率；這些目標在確保回收材料優先用於新工業、電動車和 SLI 電池的生產。
3. 全球安全規範與標準發展 (2024-2025 及未來)
隨著鋰電池技術的快速發展和廣泛應用，全球各地的安全規範和標準也同步演進，目標在確保電池在整個生命週期內的安全性、可靠性和環境永續性。
3.1 國際標準組織
國際標準組織在制定全球通用的鋰電池安全和性能基準方面發揮著關鍵作用。
IEC (國際電工委員會)
IEC 62133 是一項國際標準，針對可攜式電子設備中使用的可充電鋰離子電池的安全性和性能設定了要求和測試 ，該標準涵蓋了電池安全的各個方面，包括電氣、機械和化學安全，並被廣泛認可為電池安全的基準，遵守此標準有助於確保鋰離子電池在廣泛應用中的安全性和可靠性，特別是針對過充電、過放電、短路和熱失控等潛在危險。
目前有兩個主要版本：IEC 62133 第二版和 IEC 62133-2 第一版；後者引入了多項變更，包括將鎳化學（IEC 62133-1）和鋰化學（IEC 62133-2）分開，並納入鈕扣電池（如果內部交流阻抗小於 3.0 歐姆）和單一故障條件；在電芯層面，外部短路測試現在在 +55°C 環境溫度下進行，熱濫用保持時間也已更改，並取消了擠壓測試中的 10% 變形條件；在電池組層面，外部短路應在單一故障條件下執行，過充電條件也有所不同，並重新加入了基於 UN 38.3 的振動和機械衝擊測試；歐盟已於 2021 年 3 月採用 IEC 62133-2 第一版，使其成為歐盟市場新可攜式鋰離子電池的強制性要求。
IEC 62619 則是針對工業應用中使用的鋰離子電池的標準，這項標準具有廣泛的適用性，並規定了大型鋰離子電池系統級別的設計參數，它處理電池系統層面的安全，並參考 IEC 62133 等標準作為電芯層面的規範；IEC 62619 包含多項故障情境測試，例如，電池管理系統 (BMS) 的測試涵蓋了通用要求、電流過充電控制、電壓過充電控制和過熱控制，並觀察在 BMS 應不運作的操作區域內推動 BMS 時的緩解措施（例如模組或系統關閉）；此外，還包括電氣和機械測試，如外部短路測試、衝擊測試、跌落測試、熱濫用測試、過充電測試和強制放電測試，這些測試在電芯或電芯組層面進行；傳播測試也是一項關鍵測試，其中一個充滿電的電池系統中的一個電芯被加熱直至發生熱失控，觀察一小時後，電池系統不得出現外部火災或電池模組破裂。
ISO (國際標準化組織)
ISO 標準是全球公認的框架，重點在確保各產業的安全、品質和效率，對於鋰離子電池，這些標準提供了滿足安全要求、提高性能和維持可靠性的基本準則，涵蓋了環境管理、功能安全和品質控制等關鍵方面。
主要的 ISO 標準包括：
ISO 9001：建立了品質管理系統的框架，確保產品品質的一致性和生產流程的效率。
ISO 14001：側重於環境管理，幫助企業減少生態足跡，並促進電池生產中的永續實踐 。ISO 14001:2025 版本引入了增強的靈活性、基於風險的思維和更清晰的文件要求，與電池製造行業日益增長的永續性重點保持一致。
ISO 26262：確保汽車應用中的功能安全，提升電池的安全性和可靠性。
ISO 12405：概述了電動車中使用的鋰離子電池組的測試程序。
ISO 17546：專注於太空應用中鋰離子電池的設計和驗證，確保太空飛行器中使用的電池符合嚴格的性能和安全標準。
遵守 ISO 標準為企業和消費者帶來顯著優勢，確保產品品質的一致性、法規遵循和環境永續性。
UN (聯合國)
聯合國發布關於全球危險貨物運輸的建議，其中包括鋰離子電池，UN DOT 38.3 是其中最重要且必須遵守的法規之一，因為無論應用如何，電池都需要運輸，因此必須遵守這些規定，該法規規定了鋰離子電池安全包裝和運輸的測試和要求。
UN DOT 38.3 包含八項測試，重點在涵蓋合理的誤用情境，如衝擊、震動和振動，並證明電池在典型運輸條件（熱循環、海拔模擬）下的耐受能力；國際運輸則需遵守 IEC 62281 的九項測試，該標準與 UN DOT 38.3 類似，但額外增加了一項跌落測試；UN DOT 38.3 可以自我聲明，但責任由聲明符合性的組織承擔；第三方組織也提供認證服務，通過標準的條件是電池不得分解或起火。
3.2 區域與國家法規框架
全球各地區和國家正在制定和實施具體法規，以應對鋰電池日益增長的安全和環境挑戰。
歐盟 (EU)：歐盟電池法規 (Regulation 2023/1542)
歐盟電池法規 (Regulation 2023/1542) 於 2023 年 7 月獲批，目的在為電池的永續性和安全性建立統一的立法，該法規於 2024 年 2 月 18 日開始適用，並將於 2025 年 8 月 18 日起全面取代電池指令 (2006/66/EC) ，該法規引入了多項新的立法措施，並將逐步引入額外的義務和要求，直至 2036 年。
該法規涵蓋五類電池：可攜式電池、輕型交通工具 (LMT) 電池、啟動、照明和點火 (SLI) 電池、工業電池和電動車 (EV) 電池。
主要規定包括：
CE 符合性評估：所有電池，無論是作為產品的一部分供應還是單獨供應，都必須根據此法規進行 CE 標誌，CE 符合性評估和 CE 標誌要求已於 2024 年 8 月 18 日開始適用，對於可攜式電池和容量小於 2 kWh 的工業電池，這是自我認證過程；對於所有其他電池類型，一旦碳足跡和回收內容聲明要求開始適用，則必須由認證機構參與。
碳足跡聲明：製造商需要計算並聲明電池生產過程中的碳足跡。這項措施將逐步實施，電動車電池預計在 2025 年底/2026 年初開始適用，容量大於 2 kWh 的可充電工業電池則在一年後適用。
最低回收材料含量：從 2028 年 8 月 18 日起，某些類型的電池（容量大於 2 kWh 的工業可充電電池、電動車電池和 SLI 電池）必須包含最低百分比的回收材料，包括鈷、鉛、鋰和鎳 26。製造商必須提供證明這些百分比的文件。
電池護照：從 2027 年 2 月 18 日起，每個工業電池（容量大於 2 kWh）、電動車電池和 LMT 電池（例如電動自行車電池）都需要一個獨立的電子電池護照，該護照將透過電池上的 QR 碼提供詳細信息，包括化學成分、碳足跡、壽命、回收材料含量、處理和回收說明以及追溯數據，目的在提高供應鏈的透明度，最終的操作指南將於 2025 年 8 月 18 日發布。
供應鏈盡職調查義務：從 2025 年 8 月 18 日起，在歐盟市場上投放電池或將其投入使用的公司必須實施供應鏈盡職調查，這些義務適用於鈷、天然石墨、鋰和鎳等原材料，並要求公司制定盡職調查政策、建立管理系統、識別和評估上游供應鏈中的風險，並設計應對策略；此外，還需要由認證機構進行第三方驗證。
電池廢棄物管理：法規延續了現有的生產者延伸責任 (EPR) 和註冊義務，公司首次在成員國市場上提供電池的，需負責該成員國的電池壽命終結收集和處理，法規引入了新的收集率和回收效率目標；例如，可攜式電池的收集目標為 2027 年 12 月 31 日前達到 63%，2030 年 12 月 31 日前達到 73%；輕型交通工具電池的目標為 2028 年 12 月 31 日前達到 51%，2031 年 12 月 31 日前達到 61%。
電池可更換性：從 2027 年 2 月 18 日起，可攜式電池應在產品生命週期內由最終用戶輕鬆拆卸和更換，而 LMT 電池及其電芯應由獨立專業人員輕鬆拆卸和更換。
有害物質限制：法規對汞、鎘和鉛等重金屬設定了更嚴格、統一和強制性的閾值。
美國 (US)
美國的鋰電池安全法規體系由多個聯邦機構和行業標準共同構成，涵蓋了運輸、消費品安全和固定式儲能系統。
航空運輸 (IATA DGR)：國際航空運輸協會危險品規定 (IATA DGR) 的 2025 年版建議，從 2025 年 1 月 1 日起，裝在設備中或與設備一起包裝的鋰離子電池 (UN 3481) 以及鋰離子電池供電的車輛 (UN 3556) 的空運貨物，其充電狀態不應超過其額定設計容量的 30%。對於某些瓦時額定值的電池，這些建議將從 2026 年 1 月 1 日起成為強制性要求。
消費產品安全 (CPSC)：美國消費產品安全委員會 (CPSC) 正在加強對鋰離子電池安全的監管。2025 年 4 月，眾議院能源和商務委員會一致批准了《設定鋰離子電池消費者標準法案》(Setting Consumer Standards for Lithium-Ion Batteries Act)，該法案若頒布，將把現行的自願性標準 ANSI/CAN/UL 2271、2272 和 2849 轉化為強制性消費產品安全標準，特別針對電動自行車和其他微型移動設備中鋰離子電池的火災風險；CPSC 2024 年的營運計劃也提出了對微型移動產品中鋰離子電池的強制性安全標準和更嚴格的現有法規執行。
固定式儲能系統 (NFPA 855)：NFPA 855 是固定式儲能系統安裝的標準，解決了設計、建造、安裝、調試、操作、維護和退役等關鍵方面，主要目標是確保電池安全並降低儲能系統 (ESS) 相關風險，該標準強調危害緩解分析、監測系統（如先進的電池管理系統 BMS）和應急響應計劃，美國職業安全與健康管理局 (OSHA) 也適用於鋰離子電池製造和使用場所，涵蓋化學危害、通風、危險材料隔離、儲存、消防指導和應急響應計劃等。
UL 標準：UL 是全球公認的電池安全測試領導者，發布了多項針對鋰電池的共識性安全標準，主要標準包括：UL 1642 (鋰電池電芯測試)、UL 2054 (家用和商用電池組測試，將電芯測試委託給 UL 1642) 和 UL 2580 (電動車用電池)；UL 也已採用 UL 62133，與 IEC 62133 標準保持一致，以實現國際協調。
SAE 標準：美國汽車工程師學會 (SAE) 制定了多項電動車和電池相關的標準，例如，SAE J2929 定義了基於鋰的可充電電池系統的可接受安全標準，SAE J2464 則定義了濫用和極端環境電池測試；SAE G-27 委員會負責開發和維護支持鋰電池作為航空貨物安全運輸的最低性能包裝標準。
IEEE 標準：電氣電子工程師學會 (IEEE) 也制定了鋰電池相關標準，例如，IEEE 1679.1-2025 為潛在用戶客觀評估固定式應用中的鋰基儲能技術提供了指導；IEEE P2962 則提供了固定式應用中鋰離子電池的安裝、操作、維護、測試和更換的推薦實踐。
中國
中國在鋰電池安全標準方面，特別是在電動車領域，其法規的嚴格程度和實施速度超過了其他地區。
電動車熱失控 (GB 38031-2025)：中國的 GB 38031-2025 標準將於 2026 年 7 月起對新車輛強制實施，這項標準在之前的 GB 38031-2020 基礎上，引入了多項重大變革；最引人注目的是，要求在單個電芯熱失控啟動後兩小時內不得發生火災或爆炸，這比以前的標準顯著提高了安全嚴格性；此外，該標準保留了對車輛乘員的警告要求，確保在熱事件發生後五分鐘內沒有可見煙霧進入乘客艙；測試觸發機制中還新增了內部加熱，作為外部加熱和穿刺方法的補充 。
家用電器：中國輕工業聯合會於 2025 年 4 月 17 日發布了《家用和類似電器用鋰離子電池技術規範》的國家自願性標準草案，目前正在徵求意見。
回收材料：中國於 2025 年 7 月 11 日宣布了新的回收鋰離子電池和鋼材進口規定；此外，2025 年 7 月 7 日，中國發布了家用電器中使用回收材料的國家標準草案。
日本
日本政府和行業也積極推動鋰電池的安全和回收措施。
部級命令與倡議：2024 年 11 月 29 日，日本總務省頒布了《危險物品管理條例部分修訂部長令》(MIC Order No. 103 of 2024)，規定了高壓、低碳氫氣等氣體生產或儲存設施的安全間距要求 ；此外，由於廢棄物處理設施和運輸車輛中鋰電池引起的火災事故增多，日本於 2025 年 6 月 9 日發布了《地方政府鋰電池妥善處理指南和措施》，日本新能源產業技術綜合開發機構 (NEDO) 於 2024 年 4 月啟動了「NEDO 挑戰：鋰離子電池 2025」倡議，重點在「預防火災，目標城市採礦！」，特別針對廢棄鋰離子電池的火災和事故風險。
PSE 認證：PSE 認證是日本針對電氣產品的強制性產品認證，確保其符合 DENAN 法規定的安全標準；這包括電氣安全、熱穩定性和防火 ，未經 PSE 認證的電氣產品不得在日本進口或銷售，認證過程包括在認可實驗室進行產品測試，對於 A 類產品（鑽石形 PSE 標誌），還需要強制性的工廠審核和定期後續審核。
JIS 標準：日本工業標準 (JIS) 針對鋰電池制定了多項安全標準：
JIS C8711：可攜式應用鋰二次電池的性能評估標準。
JIS C8712：可攜式設備密封小型二次電池的安全要求和測試方法（已於 2020 年被 JIS C 62133 取代）。
JIS C8713：密封小型二次電池機械測試方法。
JIS C8714：可攜式電子設備鋰離子電芯和電池組的安全測試程序，引入了比 JIS C8712 更嚴格的測試，包括擠壓測試和外部短路測試。
JIS C8715-1：工業鋰二次電芯和電池系統的性能要求。
JIS C8715-2：工業鋰二次電池的安全要求，包括安全操作的設計指南和產品安全測試協議，如外部短路、衝擊和過充電測試 。
3.3 運輸法規 (跨領域)
鋰電池的運輸因其固有的危險性而受到嚴格監管，涉及陸路、海路和空運等多種模式。
IATA DGR (空運)：如前所述，國際航空運輸協會危險品規定 (IATA DGR) 對鋰離子電池的空運實施了嚴格的充電狀態限制，從 2025 年起建議不超過 30%，並將在 2026 年成為強制性要求，單獨運輸的鋰電池 (UN 3480) 已強制執行 30% 的充電狀態限制。
IMDG Code (海運)：國際海運危險貨物規則 (IMDG Code) 將鋰離子電池（UN 3480）以及包含在設備中或與設備一起包裝的鋰離子電池（UN 3481）歸類為第 9 類危險貨物；海運要求相關人員接受培訓，電池必須通過 UN 手冊測試和標準第 III 部分第 38.3 節的測試，並且製造商必須提供其製造設施中存在品質認證計劃的證明。
ADR/RID (公路/鐵路)：歐洲國際公路危險貨物運輸協定 (ADR) 和國際鐵路危險貨物運輸規則 (RID) 也將鋰電池歸類為第 9 類危險貨物，這些法規強調在危險貨物收集和運輸過程中必須小心處理，並要求電池單元必須根據 ADR 清楚標記；運輸鋰離子電池必須完成摘要報告，並符合 UN Test 38.3 的要求，以確保陸路、海路和空運的安全；運輸損壞的鋰離子電池風險尤其高，因為顛簸路面或突然煞車可能觸發熱失控。
3.4 電池安全測試方法
為確保鋰電池的安全性，業界和監管機構制定了多種嚴格的測試方法，以模擬各種潛在的危險情境。
熱失控測試
熱失控測試對於評估電池在濫用條件下的安全性和可靠性至關重要，例如過充電、機械損壞和短路，常見的熱失控測試方法包括：
加速量熱法 (ARC)：評估電池的熱穩定性，測量電池在溫度升高時的熱量輸出，以確定可能觸發熱失控的條件。
外部短路測試：透過將電池端子與低電阻路徑連接，對電池進行故意短路，監測溫度、電壓和任何物理變化。
過充電測試：以受控速率對電池進行過充電，監測溫度、電壓和壓力，直至電池達到熱失控或以受控方式失效。
針刺測試：模擬對電池的機械損壞，如穿刺或擠壓事件，這可能導致內部短路和熱失控。
熱穩定性測試：監測電池行為，包括熱失控跡象，如氣體產生或火災。
氣體分析：識別和量化熱失控期間釋放的氣體，評估火災、爆炸和毒性的潛在風險 。
UL 1642 和 SAE J2564 等標準也包含熱失控相關測試，例如短路測試、加熱測試和溫度循環測試，以評估電池在極端溫度下的響應和內部安全機制。
過充電與過放電測試
過充電和過放電測試是評估鋰離子電池組在極端充電和放電條件下性能和行為的關鍵安全評估。
過充電測試：故意將鋰離子電池組充電至超出其建議電壓限制，以評估電池對過度充電電壓的反應，以及其是否能防止熱失控或電芯破裂等危險情況。
過放電測試：故意將鋰離子電池組放電至低於其建議電壓限制，以評估電池對深度放電條件的反應，以及其是否能保護自身免受損壞或故障。
這些測試至關重要，因為它們模擬了可能導致安全隱患、容量減少和循環壽命縮短的極端情況，設計良好的電池組應具有保護電路，當電壓達到臨界水平時斷開電芯與負載的連接，以防止過度放電。
短路測試
短路測試旨在評估電池對內部短路的反應，如果電池的安全機制能夠防止熱失控，則測試通過；此測試通常在 20 ± 5°C 和 55 ± 5°C 的環境溫度下進行，將充滿電的鋰離子電芯或電池組的兩端透過具有 80 ± 20 mΩ 電阻的電路負載進行短路；測試會持續進行，直到發生火災或爆炸，或直到電池完全放電且外殼溫度恢復到環境溫度 ±10°C；測試要求鋰離子電池不得爆炸或起火，電芯或電池外殼的外部溫度不得超過 150°C；對於電池組，還會考慮保護電路中的單一故障條件。
4. 結論與策略性影響
鋰電池產業正處於一個前所未有的轉型時期，其特點是技術創新與全球法規環境的同步演進，從技術層面來看，固態電池、鋰硫電池和鈉離子電池等新一代化學材料正迅速發展，目的在提供更高的能量密度、更長的循環壽命和更高的安全性；矽陽極和無鈷陰極等材料創新正在提升電池性能並優化供應鏈；同時，乾電極製造和先進塗層技術等製造工藝的進步，正在推動生產效率和成本效益的提升，而電芯到電池包和結構電池等結構創新則重新定義了電池設計和集成；這些技術趨勢共同預示著電池性能的顯著飛躍，將直接影響電動車的續航里程、充電速度和整體耐久性。
與此同時，全球對鋰電池安全的關注日益增加，促使各國政府和國際組織制定並實施更為嚴格和全面的法規，國際電工委員會 (IEC)、國際標準化組織 (ISO) 和聯合國 (UN) 等機構正在不斷更新其標準，以應對新技術帶來的挑戰；歐盟電池法規 (Regulation 2023/1542) 是一個典範，它透過強制性的碳足跡聲明、最低回收材料含量、數字電池護照和嚴格的供應鏈盡職調查，將永續性納入電池的整個生命週期；美國的法規則側重於航空運輸中的充電狀態限制以及消費產品（特別是微型移動設備）的安全標準；中國則透過其 GB 38031-2025 標準在電動車熱失控安全方面設定了全球最嚴格的基準；日本也積極推動電池回收和安全處理的指導方針，並透過 PSE 認證確保產品安全。
這些技術和法規的演進，對產業利益相關者產生了深遠的策略性影響，製造商必須積極投資於下一代電池技術的研發，以保持競爭力，同時也必須確保其產品符合日益複雜和嚴格的全球安全和永續性標準；這代表在產品設計階段就應將安全和合規性納入考量，並建立健全的品質管理體系和供應鏈追溯機制。隨著循環經濟的興起和區域化供應鏈的發展，企業還需重新評估其採購和生產策略，以減少對單一地區原材料的依賴，並提升回收利用的能力。
總體而言，鋰電池產業的未來將由技術創新和嚴格法規的雙重驅動。對於希望在這一動態市場中取得成功的企業而言，理解並預測這些趨勢，將創新與合規無縫結合，是實現永續增長和市場領導地位的關鍵。
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