编制说明-《基于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》

《基于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》

编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《基于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》团体标准是由中国汽车工程学会

批准立项，文件任务号为2020-11。本标准由中国汽车工程学会电动汽车产业技术

创新战略联盟提出，中国汽车技术研究中心、北京新能源汽车股份有限公司、蜂巢

能源科技有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、东风小康汽车有限公司、宝能汽

车有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公

司、浙江华友循环科技有限公司等单位起草。

1.2编制背景与目标

为提升废旧动力电池的经济价值、降低新能源汽车产业整体碳排放水平，便于

开展废旧动力电池的梯次利用及再生利用，实现资源利用的最大化，电动汽车产业

技术创新战略联盟（以下简称“联盟”）提出起草《基于梯次利用的锂离子动力电

池设计导则》。该项团体标准的编制工作由中国汽车技术研究中心有限公司（以下

简称“中汽中心”）牵头，2019年4月启动标准的编制工作，计划完成年限2021年

底。

1.3主要工作过程

中汽中心在标准起草之初即着手准备标准的研究制定工作，充分发挥在新能源

汽车共性技术研究方面的优势，开展废旧动力电池回收利用方面的研究工作，同时

与整车生产企业、动力电池生产企业及废旧电池回收利用企业保持密切的沟通与交

流，为标准的编制工作奠定了坚实的基础。

2019年3月22日—23日，联盟在北京组织共性课题申报答辩评审会。中汽中

心汇报了课题研究方案，经过专家的质询和讨论，确定由中汽中心负责牵头起草《基

于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》团体标准。

2019年4月—9月，标准起草组开展了新能源整车企业、动力电池生产企业及

废旧电池回收利用企业调研工作，了解动力电池回收利用的现状及各方诉求。

2019年10月17日，联盟在天津组织课题的阶段性成果交流会。标准起草组重

点介绍了标准编制进展及成果，经过与会专家的共同讨论，完善了标准制定的思路。

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2019年11月—12月，本着整车优先的原则，标准起草组开展了第二轮整车企

业调研工作，充分听取整车企业意见。

2020年4月2日，中汽中心组织召开在线标准研讨会，相关企业共20多位专

家参与了团体标准的讨论。在本次讨论会的基础上，标准起草组修改完善团标初稿，

形成第一版标准文稿。

2020年11月10日，进行专家评审工作，听取行业专家意见。

2020年12月—2021年4月，根据专家评审会意见，开展调研工作并对标准文

稿进行修订。

2021年4月7日，全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会组织回收

利用标准起草组会议，修订后的标准文稿作为《车用动力电池回收利用梯次利用

第5部分：可梯次利用设计指南》推荐性国家标准的预研成果进行了重点讨论。

2021年5月—9月，征求专家意见，进一步完善内容，形成本次的标准文稿。

二、标准编制原则和主要内容

我国在动力电池回收利用领域已走在国际前列，为拿到新能源汽车购置补贴，

电池生产企业和新能源汽车生产企业在动力电池设计方面的重点集中在能量密度等

技术指标方面，并没有去考虑便于后端的回收利用，本标准编制本着促进技术进步、

提升资源综合利用的科学性与规范性，重点从后端动力电池回收利用时遇到的问题

和需求出发，提出对前端动力电池的可回收利用设计要求，重点遵循了以下编制原

则。

2.1.1符合性

本标准按照GB/T1.1-2009《标准工作化导则第一部分：标准的结构和编写规

则》的要求进行编写，并符合TCS2009《中国标准编写模版》国家标准的电子文本

要求。

2.1.2合理性

标准的内容应便于实施，并且易于被国内外同行业所引用。在标准编制过程中，

充分调研多家梯次利用和再生利用企业在综合利用中遇到的困难，以及对动力电池

可回收利用的设计需求，并与生产企业进行充分沟通确认。

2.1.3针对性

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针对动力电池梯次利用和再生利用两种回收利用方式分别提出对应的设计要求，

且针对梯次利用典型领域的动力电池提出设计要求，两者共同的需求则编写在通用

要求中。

2.1.4前瞻性

我国已出台政策提出了动力电池设计开发应采用标准化、通用性及易拆解的结

构设计，对动力电池固定部件进行可拆卸、易回收利用设计，以及其他利于回收利

用的相关信息，本标准首次将可回收利用的相关内容进行了细化，没有现行的国家、

行业标准。

2.2标准主要技术内容

本标准共分为9章，规定了车用动力电池可梯次利用的要求及针对特定场景的

电池产品包、模块、单体的设计要求。内容包括范围、规范性引用文件、术语和定

义、可梯次利用动力电池设计要求、基于典型场景的产品设计要求。

2.3关键技术问题说明

本标准提出的设计要求既包含对各类动力电池设计时的一般性要求，也包含基

于典型场景的产品设计特殊要求。一般性要求中规定了可梯次利用原则、尺寸规格

选择原则、说明文件要求及铭牌信息标注等通用要求，以及在结构设计和材料使用

方面的原则性要求。

通过广泛的行业调研，了解到现阶段梯次利用典型场景主要是通信基站备用电

源、低速电动车动力电源和电力储能三大领域。针对各场景的电池使用要求进行了

重点分析，提出电池包、模块以及单体的设计参数要求。针对整包利用，对电池管

理系统及监控平台提出了数据采集、分析的技术要求。各种电池模块的差异性是制

约梯次利用效能的重要因素，因此，提出了一种标准化的电池模块标准化设计方案。

2.4标准主要内容的论据

在标准研究过程中，开展了广泛的专家访谈及实地走访调研工作，涉及范围包

括整车企业、动力电池生产企业、梯次利用企业，明确梯次利用产业发展现状与需

求，分析面临的问题与挑战。由于动力电池梯次利用所涉及的相关方较多，各方诉

求不一，因此，在经过多轮的讨论的基础上，求同存异，参考相关国家标准、行业

标准、团体标准，得出本标准的核心技术要求。

分析梯次利用产业的痛点可以看出，动力电池模块的尺寸规格各异是制约动力

电池梯次利用的一个关键要素，因此，标准文稿中提出应采用标准化模块，并提出

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一种可供参考的标准模块结构设计方案。另一个痛点在于电池设计过程中的连接工

艺、材料工艺、结构设计不利于进行拆解，因此，标准文稿提出相应的技术要求。

同时，标准中考虑到梯次利用的经济性问题，若整包进行动力电池的梯次利用，则

可最大限度的提升梯次利用环节的经济性，因此，针对电池管理系统，提出需要满

足的一些技术指标要求，并提出一种用于评估电池SOH的方法。

2.5标准工作基础

编写组主要起草单位中国汽车技术研究中心有限公司具有以行业智库服务、汽

车产品检测认证、共性及前瞻性技术研发为核心的覆盖汽车全产业链和全生命周期

的技术服务能力，业务涵盖行业服务、标准业务、政策研究、检测试验、工程技术

研发、认证业务、大数据、工程设计与总包、咨询业务、新能源、产业化和战略新

兴业务等12大领域。

自项目开展以来，得到了部分整车企业、动力电池回收利用企业、电池生产企

业的支持，为标准的研究工作提供了很多梯次利用设计的经验。本标准提出的设计

要求，具有一定的先进性、通用性、科学性和可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

1）提出的可梯次利用动力电池设计具有电池设计的普遍适用性，要求中涵盖

了通用要求、结构设计要求、材料使用要求三个梯次利用企业关心的动力电池设计

原则。

2）针对典型的梯次利用场景，进一步提出满足场景要求的电池包、模块、单

体的设计要求，使得产品设计更具有针对性。

综上所述，本标准提出的方法对于当前动力电池可梯次利用设计提供了理论参

考。

四、标准中涉及专利的情况

本标准的主要技术内容不涉及专利。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况

本标准规定了动力电池（电芯、模块、电池包）的可梯次利用设计要求，指导

动力电池生产者在设计和开发阶段即考虑后端的动力电池回收利用，通过可梯次利

用设计延长动力电池生命周期，可降低其在电动汽车上使用时的成本，提高资源利

用水平，对推进构建资源节约型、环境友好型社会具有积极影响。因此，该标准具

有显著的社会经济效益。

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六、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键

指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况

在国际有关法规和标准体系中，尚没有同类型的标准，本标准是国际首次对基

于可回收利用的动力电池设计要求开展研究。

七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协

调性

本标准符合国家有关法律、法规和相关强制性标准的要求，与现行的国家标准、

行业标准相协调。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

无重大分歧意见。

九、标准性质的建议说明

本标准为中国汽车工程学会标准，属于团体标准,供协会会员和社会自愿使用。

十、贯彻标准的要求和措施建议

严格按照本标准提出的规则对动力电池进行设计，对设计人员进行理论学习和

操作培训，保证动力电池设计的准确性。

十一、废止现行相关标准的建议

无。

十二、其他应予说明的事项

当前我国废旧动力电池梯次利用行业仍处于发展初期，有关技术和商业模式也

在积极探索中，建议本标准依据行业发展实际、电池技术和整车研发快速发展实际

情况，及时进行相应修订。

标准起草工作组

2021年10月26日

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《基于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》

编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《基于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》团体标准是由中国汽车工程学会

批准立项，文件任务号为2020-11。本标准由中国汽车工程学会电动汽车产业技术

创新战略联盟提出，中国汽车技术研究中心、北京新能源汽车股份有限公司、蜂巢

能源科技有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、东风小康汽车有限公司、宝能汽

车有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公

司、浙江华友循环科技有限公司等单位起草。

1.2编制背景与目标

为提升废旧动力电池的经济价值、降低新能源汽车产业整体碳排放水平，便于

开展废旧动力电池的梯次利用及再生利用，实现资源利用的最大化，电动汽车产业

技术创新战略联盟（以下简称“联盟”）提出起草《基于梯次利用的锂离子动力电

池设计导则》。该项团体标准的编制工作由中国汽车技术研究中心有限公司（以下

简称“中汽中心”）牵头，2019年4月启动标准的编制工作，计划完成年限2021年

底。

1.3主要工作过程

中汽中心在标准起草之初即着手准备标准的研究制定工作，充分发挥在新能源

汽车共性技术研究方面的优势，开展废旧动力电池回收利用方面的研究工作，同时

与整车生产企业、动力电池生产企业及废旧电池回收利用企业保持密切的沟通与交

流，为标准的编制工作奠定了坚实的基础。

2019年3月22日—23日，联盟在北京组织共性课题申报答辩评审会。中汽中

心汇报了课题研究方案，经过专家的质询和讨论，确定由中汽中心负责牵头起草《基

于梯次利用的锂离子动力电池设计导则》团体标准。

2019年4月—9月，标准起草组开展了新能源整车企业、动力电池生产企业及

废旧电池回收利用企业调研工作，了解动力电池回收利用的现状及各方诉求。

2019年10月17日，联盟在天津组织课题的阶段性成果交流会。标准起草组重

点介绍了标准编制进展及成果，经过与会专家的共同讨论，完善了标准制定的思路。

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图2回正力矩随侧偏角变化的曲线

数据处理，计算指标。

图3数据处理后侧向力随侧偏角变化的曲线

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图4数据处理后回正力矩随侧偏角变化的曲线

图5轮胎侧向力载荷敏感度与侧偏角关系的曲线

表2试验指标计算

规格①0°侧倾角Fz%=50Fz%=100Fz%=150

侧偏刚度(N/deg)-624.496-870.758-795.700

侧偏刚度系数-0.364-0.254-0.155

回正刚度(N·m/deg)11.66932.11249.400

回正刚度系数(m)0.0070.0090.010

侧偏峰值摩擦系数1.0880.9570.869

回正力矩峰值(N·m)17.01257.331117.843

规格①5°侧倾角Fz%=50Fz%=100Fz%=150

侧偏刚度(N/deg)-528.527-794.812-759.597

侧偏刚度系数-0.308-0.232-0.148