資料２

蓄電池設備の火災危険に関する検証結果について

令和５年１月 予防課

FDMA
住民とともに総務省消防庁
0Fire and Disaster Management Agency

■JISに適合する蓄電池の安全性の検証実験について検証の目的
消防法では、・火を使用する設備（こんろ・ストーブ 等）・使用時に火災のおそれのある設備（蓄電池設備 等）について、防火上有効な措置を講じなければならないとされている。

検証対象の蓄電池●リチウムイオン（Li-イオン）電池●ニッケル水素（NiMH）電池

法令の趣旨に基づき、・蓄電池システムからの出火危険性の有無・危険性に応じた安全措置の方法について実験・検証を行い明らかにすることを目的とする。
※消防法第９条は設備自体からの出火危険に対して安全措置を定めた規定であり、周辺の火災からの延焼に対する安全確保を求める規定ではにない。

蓄電池の安全性の確認事項について消防法令の技術基準と同等の安全性を担保する方法として、 JIS等の標準規格への適合を認めることの検討のため、現在、住宅用の定置用蓄電池として一般的な蓄電池について、過去の蓄電池設備における火災の原因分析等を踏まえ、以下の３項目について、JIS規格（JIS C 8715-2又はJIS C 63115-2）に定められた方法による安全性の検証を行う。
１ 蓄電池システム又は単電池として、電圧を制御し、過充電時であっても、火災が発生しないこと
２ 単電池として、正極端子と負極端子との短絡によって火災が発生しないこと
３ 蓄電池システムとして、内部短絡発生時に、外部に類焼しないこと
1

■蓄電池設備の火災危険に関する検証について
検証概要
リチウムイオン（LIB）

ニッケル水素（Ni-MH）●検証に使用した蓄電池・電池セル（角形セル）●検証に使用した蓄電池・電池セル（円筒形セル）

電池セル

電池セル

・蓄電池システム１台（ 5.4kWh ）エリーパワー(株)PWER iE5 Link
ESPｰ30S・蓄電池システム１台（ 1.1kWh ）内部イメージ●実施時期
令和４年１１月●検証場所
独立行政法人 製品評価技術基盤機構（NITE）
及びメーカーの試験施設

FDK(株)
BBUS-122024-02

内部イメージ●実施時期

令和４年１２月●検証場所
メーカーの試験施設

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■蓄電池設備の火災危険に関する検証について
試験方法等
試験項目

試験①
過充電電圧制御試験

試験②
外部短絡試験

試験③
類焼試験

検証内容

蓄電池システム又は単電池として、電圧を制御し、過充電時であっても、火災が発生しないこと

単電池として、正極端子と負極端子との短絡によって火災が発生しないこと

蓄電池システムとして、内部短絡発生時に、外部に類焼しないこと

電池種類

試験方法の参考としたJISLIB

JIS C 8715-2 8.2.2 過充電電圧制御（電池システム）

Ni-MH

JIS C 63115-2 6.5.7 過充電試験（単電池）

LIB

JIS C 8715-2 7.2.1 外部短絡試験（単電池）

Ni-MH

JIS C 63115-2 6.5.1 外部短絡試験（単電池）

LIB

JIS C 8715-2 7.3.3 類焼試験（電池システム）Ni-MH
3

■（参考）
試験項目

過充電電圧制御試
験

外部
短絡試
験

類
焼試
験

JISに定められている試験方法の詳細

電池種類

JISに定められている試験方法の詳細

LIB

JIS C 8715-2
8.2.2 過充電電圧制御（電池ステム）

試験は、周囲温度25±5℃で冷却システム（ある場合）が作動している通常の動作条件（電池システムをBMSによって制御し、主開閉器を閉にした状態）下で実施する。各試験の電池システムは0.2ＩtＡの定電流で、単電池の製造業者が指定する放電終止電圧まで放電する。推奨充電器の最大電流で、各単電池に対して設定電圧が上限充電電圧までを10％超える充電電圧に設定して、電池システムの充電を開始する。元の充電器で充電することが困難な場合は、別の充電器で上限充電電圧10％超える充電電圧を印加してもよい。また、電池システム全体を使用することが困難な場合には、電池システム内の単電池などのシステムの一部だけに、上限充電電圧を10％超える充電電圧を印加してもよい。
試験は、ＢＭＳが充電を停止するまで実施する。充電が停止してから１時間は、データの収集及び監視を実施する。電池システムの全ての機能は、試験中、設計の意図どおりに動作させなければならない。

Ni-MH

JIS C 63115-2
6.5.7 過充電試験（単電池）

試験は、周囲温度20±５℃で実施する。単電池または電池システムは、0.2ＩtＡの定電流で単電池当たり1.0Vまで放電する。単電池又は電池システムは、製造業者によって指定された充電方法にて、充電量が250％（定格容量の250％）に到達するまで充電を行う。
充電終了後も単電池表面の温度が定常状態（30分間で10℃未満の温度変化）に達するか、又は周囲温度になるまで試験を継続しなければならない。

LIB

JIS C 8715-2
7.2.1 外部短絡試
験（単電池）

満充電にした単電池を、周囲温度25±5℃で放置する。正極端子及び負極端子を、総計30ｍΩ±10ｍΩの外部抵抗に接続して短絡させる。
単電池又は電池ブロックは、６時間、又は単電池の表面温度が最大温度上昇幅の80％に低下するまで、放置する。

Ni-MH

JIS C 63115-26.5.1 外部短絡試
験（単電池）

満充電にした単電池を20±5℃中に放置し、周囲温度に達するまで安定させる。正極端子及び負極端子を総計80ｍΩ±20ｍΩの外部抵抗に接続する、又は１単電池当たり0.2ｍΩの抵抗で算出した外部抵抗（直列接続した単電池の場合は、単電池数を乗じる。）に接続することによって、単電池を短絡させる。製造業者は、この試験における外部抵抗値を明確に指定しなければならない。単電池は、24時間を経過するか、電池容器の温度が最高温度から最大温度上昇幅（最高温度と周囲温度との差）の20％低下になるか、又はそのいずれかになるまで放置する。
ただし、短絡電流が急速に減少する場合には、電圧が低安定状態に達した後、単電池を更に１時間放置することが望ましい。電流の低安定状態とは、単電池電圧（直列の単電池の場合）が0.8Ｖ未満かつ30分間の減少が0.1Ｖ未満とする。

Ni-MH

JIS C 8715-2
7.3.3 類焼試験
（電池ステム）電池システムを満充電し、周囲温度25±5℃で単電池の温度が安定するまで放置する。電池システムの単電池の一つを、例えば、抵抗加熱器又は外部熱源を使った熱伝導ヒーターによって、熱暴走の状態になるまで加熱する。単電池が熱暴走した後、ヒーターを切り、電池システムを１時間観察する。
熱暴走させる方法は、上記以外に、加熱による方法（バーナー、レーザー、誘導加熱法）、過充電による方法、単電池のくぎ刺しによる方法及びこれらを組み合わせた方法も認める。

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■蓄電池設備の火災危険に関する検証試験のイメージ
試験① 過充電電圧制御試験

リチウムイオン（LIB）

イメージ

ニッケル水素（Ni-MH）
電圧・電流記録

試験② 外部短絡試験

リチウムイオン（LIB）

イメージ

ニッケル水素（Ni-MH）
電圧・電流記録

蓄電池システム
温度センサー

試験装置

温度記録

単電池
単電池

温度センサー

抵抗器

温度センサー

単電池
単電池

単電池
単電池

単電池
温度センサー

温度記録

試験③ 類焼試験

リチウムイオン（LIB） ※バーナーによる熱暴走
電圧・電流記録

エリーパワー(株)PWER iE5 Link
ESPｰ30S

イメージ

温度センサー

温度記録

単電池
単電池温度センサー

単電池
単電池

単セル
単電池

ガス
バー
ナー

ニッケル水素（Ni-MH） ※くぎ刺しによる熱暴走
電圧・電流記録

イメージ

FDK(株)
BBUS-122024-02

温度記録
温度センサー5■試験①

過充電電圧制御試験：リチウムイオン蓄電池（検証結果）■過充電電圧制御試験
試験ブロック図

充電器２ ③②④

充電器１電流充電器２電流充電器１ ①◎試験手順（JISに定められた試験手順により実施）(1)

蓄電池ユニットを起動。

(2)

充電器１（①）により49.8A（システムの最大充電電流）で充電。

(3)
(4)
(5)

最大セル電圧3.6Vを検出し、BMS回路のリレー（②）がオフになり、電流を遮断する事を確認。
試験用充電器２ （③）により10Aで充電。（A2）最大セル電圧3.8V以上を検出し、 DCスイッチ（④）がオフになることを確認。

(6) １時間経過観察。

試験の様子

6過充電電圧制御試験：リチウムイオン蓄電池（検証結果）②

過充電電圧制御試験（LIB）○数字は前頁の試験手順を示す。

④試験開始から4452秒
最大セル電圧3.8V以上検出
DCスイッチOFF②試験開始から3776秒
最大セル電圧3.6V以上検出
リレーOFF

試験セル電圧

隣接セル電圧

電圧［V］

試験セル温度

環境温度①④から１時間後発火又は破裂がないことを確認

電流［A］、温度［℃］■試験①③
充電器１電流充電器２電流経過時間［sec］■試験結果※温度グラフの波形が、充電器１の充電中と充電器２の充電中で異なるが、温度測定装置が充電器１の近くに設置されていたため、充電器のノイズによる影響を受けているもの。

・セルの電圧が上限充電電圧（4.3V）を超えず過充電状態とならないこと確認した。
・システムが正常に機能し、充電終了となることを確認した。
・この結果、発火又は破裂がないことを確認した。

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■試験①

過充電電圧制御試験：ニッケル水素蓄電池（検証結果）

試験中のため第３回検討部会で報告

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■試験②

外部短絡試験：リチウムイオン蓄電池（検証結果）■外部短絡試験◎試験手順（JISに定められた試験手順により実施）(1)

単セルの正極端子と負極端子との間に電磁開閉器（MCCB）及び短絡抵抗器（抵抗値は24.6mΩ）を接続し、短絡。

(2)

単セルが試験終了の目安温度（最大セル表面温度から上昇温度幅の80％）に低下するまで経過観察。
外部短絡試験（LIB）

電磁開閉器

短絡抵抗器

試験セル表面温度
48.3℃

試験の様子

環境温度

電圧［V］

試験セル

温度［℃］

表面温度が終了目安温度まで低下■試験結果
・試験セルの表面温度は48.3度までしか上昇せず、発火又は破裂しないことを確認した。

短絡により、熱暴走状態となった電池の電気エネルギーが発熱反応により熱エネルギーに変換されたことで、電気エネルギーが消費され電圧が低下している。

試験セル電圧経過時間［sec］

9

■試験②

外部短絡試験：ニッケル水素蓄電池（検証結果）■外部短絡試験◎試験手順（JISに定められた試験手順により実施）(1)(2)

単セルの正極端子と負極端子との間に電磁開閉器及び短絡抵抗器（抵抗値は80mΩ）を接続し、短絡。
単セルが試験終了の目安温度（電池容器の温度が最高温度から最大温度上昇幅（最高温度と周囲温度との差）の20％低下）に低下するまで経過観察。
外部短絡試験（Ni-MH）
63.4℃

試験セル

温度［℃］

電圧［V］

試験セル温度

試験の様子

■試験結果

環境温度

・試験セルの表面温度は63.4度までしか上昇せず、発火又は破裂がないことを確認した。

試験セル電圧経過時間［sec］

短絡により、熱暴走状態となった電池の電気エネルギーが発熱反応により熱エネルギーに変換されたことで、電気エネルギーが消費され電圧が低下している。

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■試験③

類焼試験：リチウムイオン蓄電池（検証の様子①）

試験イメージ

筐体

筐体

４段目

３段目

単電池
セル
セル
セル

単電池
セル
セル
セル

セル

セル
セル
セル
セル

セル
セル

セル

開口部
２段目

１段目

ガスバーナー
試験の様子

セル

セル
セル
セル
セル

セル
セル
セル

セル

セル
セル
セル
セル

セル
セル
セル

開口部
ガスバーナー11

■試験③経過時間

類焼試験：リチウムイオン蓄電池（検証の様子②）
実験時の様子経過時間・補足等①0秒
バーナーガスバーナーに点火。

この時の試験セルの電圧：3.35Ｖ
試験セル上部の温度：21.5℃
隣接セルの電圧：3.35Ｖ
隣接セルの温度：21.4℃② バーナーにより加熱されたセルが熱暴走状態となり内部の圧力が高まったため、セルの圧力開放弁が作動。開放された可燃性蒸気ガスに引火。
292秒

この時の試験セルの電圧：3.36Ｖ
試験セル上部の温度：133.7℃
隣接セルの電圧：3.35Ｖ
隣接セルの温度：39.7℃③ 大きな炎は瞬時に消滅。
293秒

この時の試験セルの電圧：3.36Ｖ
試験セル上部の温度：135.2℃
隣接セルの電圧：3.35Ｖ
隣接セルの温度：43.3℃

12■試験③経過時間

類焼試験：リチウムイオン蓄電池（検証の様子②）
実験時の様子経過時間・補足等④362秒

モジュールケース（樹脂パーツ）に着火。

この時の試験セルの電圧：3.36Ｖ試験セル上部の温度：267.7℃
隣接セルの電圧：3.35Ｖ
隣接セルの温度：80.0℃⑤ モジュールケースに着火した炎も自己消火し、白煙のみ。
452秒

この時の試験セルの電圧：3.36Ｖ
試験セル上部の温度：412.4℃
隣接セルの電圧：3.35Ｖ
隣接セルの温度：94.3℃⑥520秒

白煙も消え、以降、見た目の変化なし。

この時の試験セルの電圧：3.36Ｖ
試験セル上部の温度：232.2℃
隣接セルの電圧：3.35Ｖ
隣接セルの温度：85.4℃
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■試験③

類焼試験：リチウムイオン蓄電池（検証結果）■類焼試験◎試験手順（JISに定められた試験手順により実施）(1)

電池システムの単セル一つをガスバーナーにより熱暴走の状態まで加熱。

(2)

熱暴走後、ガスバーナーを停止。

(3)

１時間観察した。

※熱暴走の確認は、セルから内容液が噴出した時点とした。
※実験施設の設備上、ガスボンベの閉止弁を閉めてから火が消えるまで約１分程度余計に加熱している。
外部カバー焼損箇所

内容液噴出箇所（安全弁）

外部カバー焼損箇所

被加熱単電池隣接単電池

試験後の装置の様子①

ガスバーナー
加熱箇所

試験後の装置の様子②

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■試験③

類焼試験：リチウムイオン蓄電池（検証結果）
類焼試験（LIB）
412秒
モジュールケース（樹脂パーツ）自己消火 412.4℃

365秒～641秒
最高電圧 3.363V

362秒
モジュールケース（樹脂パーツ）に着火 267.7℃

電圧［V］

温度［℃］

試験セル電圧

試験セル温度
隣接セル電圧
隣接セル温度試験セル上段セル温度

ガスバーナー
点火

経過時間［sec］■試験結果
・対象セルの熱暴走発生後、隣接するセルで熱暴走・発火が発生しないことを確認した。
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■試験③

類焼試験：ニッケル水素蓄電池（検証の様子①）

検証実験イメージ

筐体

ハンマーによるくぎ刺し
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試験の様子

筐体前面
（くぎ刺しするため前面を開放させた状態）

直径約17mmの単セルの側面にくぎを約10mm刺す。
くぎ刺し位置モジュール約10mm

試験対象の蓄電池のイメージ
約17mm

試験に使用したくぎ試験対象の単セル

16■試験③経過時間

類焼試験：ニッケル水素蓄電池（検証の様子②）
実験時の様子経過時間・補足等①0秒

この時の試験セルの電圧：27.47V
試験セル上部の温度：21.4℃
システム全体電圧：27.97V
左隣セルの温度：21.9℃②36秒

くぎを刺した部分から電解液が漏出

この時の試験セルの電圧：27.47V
試験セル上部の温度：33.4℃
システム全体電圧：27.96V
左隣セルの温度：21.9℃③76秒

くぎ刺しくぎを刺したセルが熱暴走状態となり、くぎを刺した部分及び圧力調整弁から電解液の水蒸気が噴出。

この時の試験セルの電圧：27.70V
試験セル上部の温度：47.9℃
システム全体電圧：27.99V
左隣セルの温度：22.6℃

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■試験③
経過時間

類焼試験：ニッケル水素蓄電池（検証の様子②）
実験時の様子経過時間・補足等④103秒

さらに電解液が漏出。

この時の試験セルの電圧：27.70V
試験セル上部の温度：59.6℃
システム全体電圧：27.99V
左隣セルの温度：23.0℃⑤ これ以上の電解液の漏出は見られず、以降、見た目の変化なし。
253秒

この時の試験セルの電圧：27.31V
試験セル上部の温度：92.6℃
システム全体電圧：27.93V
左隣セルの温度：27.8℃

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■試験③

類焼試験：ニッケル水素蓄電池（検証結果）■類焼試験
電池システムの単セル一つをくぎ刺しにより熱暴走させ、電池システムを１時間観察した。
※熱暴走の確認は、くぎ刺し部分から内容液が漏れ出た時点とした。
※実験施設の設備上、くぎ刺し後に、防護ガラスを設置した。

電解液が漏出隣接セル
くぎ刺し単セル

実験後の外観試験後の単セルの様子

19■試験③

類焼試験：ニッケル水素蓄電池（検証結果）
類焼試験（Ni-MH）
168秒
109.1℃

86秒
27.74V

システム全体電圧試験セルを含む
電池パック電圧

右隣接セル温度
左隣接セル温度

電圧［V］

温度［℃］試験セル温度

環境温度
0秒
くぎ刺し

経過時間［sec］■試験結果

・対象セルの熱暴走発生後、隣接するセルで熱暴走・発火が発生しないことを確認した。
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■蓄電池設備の火災危険に関する検証のまとめ
試験結果
試験項目

検証内容

電池種類

試験結果

試験①
過充電電圧
制御試験

蓄電池システム又は単電池として、電圧を制御し、過充電時であっても、火災が発生しないこと

LIB

過充電時に、発火又は破裂がないことを確認した。

Ni-MH（試験中のため第３回検討部会で報告）

LIB

外部短絡時に、発火又は破裂がないことを確認した。

試験②
外部短絡試験

単電池として、正極端子と負極端子との短絡によって火災が発生しないこと

Ni-MH

外部短絡時に、発火又は破裂がないことを確認した。

LIB

内部短絡発生時に、外部に類焼しないことを確認した。

Ni-MH

内部短絡発生時に、外部に類焼しないことを確認した。

試験③
類焼試験

蓄電池システムとして、内部短絡発生時に、外部に類焼しないこと

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