T-HNSDCHYXH 003-2024 硫铁液流电池通.用技术条件

T/HNSDCHYXH003-2024ICS29.220.99Generalrequirementsforsulfur2024-05-30发布2024-06T/HNSDCHYXH003-2024前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4技术要求 55试验方法 76检验规则 7标志、使用说明书 8包装、运输、贮存 2T/HNSDCHYXH003-2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由长沙和储新材料科技有限公司提出。本文件由湖南省电池行业协会归口。本文件起草单位：长沙和储新材料科技有限公司、深圳市中和储能科技有限公司、中南大学、湖南湘电试研技术有限公司、湖南耕驰新能源科技有限公司。本文件主要起草人：谢伟、袁浩、童庆、刘素琴、陈宝辉、杨丽。3T/HNSDCHYXH003-2024硫铁液流电池通用技术条件本标准规定了硫铁液流电池的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、包装、运输和贮存。本标准适用于各种规格硫铁液流电池。2、规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2408-2021塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法GB/T9969-2008工业产品使用说明书总则GB/T29840-2013全钒液流电池术语GB/T32509-2016全钒液流电池通用技术条件GB/T33339-2016全钒液流电池系统测试方法GB/T34866-2017全钒液流电池安全要求3、术语和定义GB/T29840-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T29840-2013中的一些术语和定义。3.1硫铁液流电池Sulfur-ironflowbattery以铁氰根离子/亚铁氰根离子为正极氧化还原电对，多硫离子为负极氧化还原电对，通过正负极电解液中铁氰根离子/亚铁氰根离子和多硫离子间的电化学反应来实现电能和化学能相互转换的储能装置。硫铁液流电池主要由电堆、电解液、电解液输送单元（管路、阀门、泵、换热器等）、电池管理系统等部分组成。4T/HNSDCHYXH003-20243.2碱性调节剂Alkalineregulator用于提高电解液的pH值，包括氢氧化钠、氢氧化钾等可溶性氢氧化物。3.3正极电解液Catholyte以可溶性铁氰酸盐/亚铁氰酸盐为主要成分，包含有一定量的碱性调节剂及其他添加剂的水溶液，电解液的pH值应不低于7。3.4负极电解液Anolyte以多硫化合物为主要成分，包含有一定量的支持电解质、碱性调节剂及其他添加剂的水溶液，电解液的pH值应不低于7。3.5单元电池系统Unitbatterysystem由一个或者多个模块通过电路连接所构成的独立集合体。该单元电池系统通过与一个变流器相连实现充放电功能。3.6荷电状态Stateofcharge（SOC）电池实际（剩余）可放出的能量与实际可放出的最大能量的比值。3.7额定功率Ratedpower满足指定能量效率的电池在一个充放电循环过程中获得的最大可持续功率。3.8额定能量Ratedenergycapacity充满电的电池以额定功率进行放电到30%SOC时，再以额定功率的30%进行放电直至放电截止条件所放出的能量。3.9能量保持率Energyretentionrate在规定试验条件和试验方法下，电池的放电能量与额定能量的比值，用百分数表示。3.10能量效率Energyefficiency在指定的恒功率充放电条件下，电池的放电能量与充电能量的比值，用百分数表示。3.11电池系统额定能量效率Systemenergyefficiency电池系统以额定功率充放电时，放电时电池输出到逆变装置的能量占充电时逆变器输入到电池的能量的百分比。5T/HNSDCHYXH003-20244、技术要求4.1工作环境电池系统的工作环境如下：——温度：0℃~60℃;——海拔：≤2000m；——空气湿度：5%~95%。4.2外观电池系统按5.3检验时，外观应保持清洁，平整、无变形，无电解液析出和泄漏现象，且标志清晰完好。4.3运行模式除非另有规定，电堆应在下列运行模式下运行：——恒电流充放电模式；——恒电压充放电模式；——恒功率充放电模式。4.4额定能量电池系统按5.4进行试验，能量应不低于制造商提出的标称值。4.5额定功率电池系统按5.5进行试验，功率应不低于制造商提出的标称值。4.6电池系统额定能量效率电池系统按5.6进行试验，电池系统额定能量效率应满足以下要求：额定功率小于10kW的电池系统，额定能量效率应大于50%；额定功率为10kW~100kW的电池系统，额定能量效率应大于55%；额定功率大于100kW的电池系统，额定能量效率应大于60%。4.7能量保持率电池系统按5.7试验，电池系统能量保持率应大于90%。6T/HNSDCHYXH003-20244.8低温储存性能电池系统按5.8试验，放电能量应不小于额定能量的90%。4.9高温储存性能电池系统按5.9试验，放电能量应不小于额定能量的95%。4.10过充电保护电池系统应具有过充电保护措施，按5.10进行试验后，电池系统可以正常工作。4.11过放电保护电池系统应具有过放电保护措施，按5.11进行试验后，电池系统可以正常工作。4.12充电特性曲线电池系统按5.12进行试验，应提供以下参考充电特性曲线：充电能量-时间、充电能量-SOC、电池电压-时间、特性曲线最大偏差的绝对值应不超过5%。4.13放电特性曲线电池系统按5.13进行试验，应提供以下参考充电特性曲线：放电能量-时间、放电能量-SOC、电池电压-时间、特性曲线最大偏差的绝对值应不超过5%。4.14阻燃性能电池系统按5.14进行试验后，其外壳、储罐、管路及内部相关重要部件应复符合GB/T2408-2021中8.4.3HB40（水平级）和9.4V-0（垂直级）的要求。4.15绝缘电阻电池系统按5.15进行试验，绝缘电阻应不小于1MΩ。4.16短路保护电池系统应具有短路保护功能。4.17防渗漏电池系统按5.16进行试验，电池系统应通过气体渗漏测试，15min内电池系统的气体渗漏压力降应小于初始压力的10%。7T/HNSDCHYXH003-2024电池系统应配备防止电解液渗漏的装置或措施，电堆支架、电池系统箱体外壳等应进行防腐蚀处5、试验方法5.1试验条件除非另有要求，否则试验应在本标准规定的环境条件下进行：环境温度：25℃±5℃;电解液温度：30℃±5℃;海拔：≤2000m；空气湿度：5%~95%。5.2测试仪器试验中使用的仪器和器具及其精度要求如下：充放电测试仪：用于测量电池系统的电压和电流，电压精度至少为0.1级，电流精度至少为0.1温度计：具有适当的量程，其分度值不大于1℃,标定准确度不低于0.5℃;绝缘电阻测试仪：量程满足测试要求；气密性测试装置：用于电池系统的气体渗漏测试，包含气体管路、球阀、压力传感器、气体流量计等器件，压力传感器量程应满足测试要求。5.3外观用目测法检查电池系统的外观，电池系统外观应符合4.2规定要求。5.4额定能量按照如下步骤，进行电池系统额定能量的试验：a)电池系统充电至100%SOC；b)电池系统以额定功率进行放电至30%SOC；c)继续以额定功率的30%进行放电直至放电截止条件；d)放电过程中记录电池系统的SOC；e)重复a)~d)步骤三次；f)记录电池系统最后一次充放电循环的放电能量和辅助能耗；注：对于大规模电池系统，考虑到测试的可操作性，可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试，单元电池系统的额定放电时长应不小于1小时。8T/HNSDCHYXH003-2024g)按式（1）进行结果计算，其值应符合4.4的要求。Ed=Esd−wsd1式中：Ed——电池系统的净放电能量，单位为瓦时（W·h）；Esd——由充放电测试仪记录的电池系统最后一次循环的放电能量，单位为瓦时（W·h）；Wsd——由测量仪器记录的电池系统最后一次循环的辅助设备所消耗的能量，单位为瓦时（W·h）。注：对于辅助能耗由硫铁液流电池自身供应的电池系统，充放电测试仪记录的放电能量即为电池系统的净放电能量。5.5额定功率按照如下步骤，进行电池系统额定功率的试验a)电池系统放电至0%SOC；b)电池系统以恒功率进行充电至充电截止条件；c)电池系统以恒功率进行放电至放电截止条件；d)充放电时记录电池系统的SOC；e)重复b)~d)步骤三次；f)记录电池系统充放电过程中的恒定功率与能量效率数值；注：对于大规模电池系统，考虑到测试的可操作性，可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。其数值应大于或等于制造商规定的额定功率与额定能量效率，同时符合4.5和4.6的要求。5.6电池系统额定能量效率按照如下步骤，进行电池系统额定能量效率试验：a)电池系统充电至100%SOC；b)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；c)电池系统以额定功率进行充电直至充电截止条件；d)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；e)充放电时记录电池系统的SOC；f)重复c)~e)步骤三次；g)记录三次充放电循环的充放电能量和辅助能耗；注：对于大规模电池系统，考虑到测试的可操作性，可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。按式（2）进行结果计算，其三次平均值应符合4.7要求。9T/HNSDCHYXH003-2024(2式中：η——电池系统额定能量效率；Esd——由充放电测试仪记录的电池系统的放电能量，单位为瓦时（W·h）；Wsd——由测量仪器记录的电池系统放电过程的辅助能耗，单位为瓦时（W·h）。Esc——由充放电测试仪记录的电池系统的充电能量，单位为瓦时（W·h）；Wsc——由测量仪器记录的电池系统充电过程的辅助能耗，单位为瓦时（W·h）。注：对于辅助能耗由硫铁液流电池自身供应的电池系统，充放电测试仪记录的放电能量即为电池系统的净放电能量。5.7能量保持率按照如下步骤，进行电池系统能量保持率的试验：a)电池系统充电至100%SOC；b)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；c)电池系统以额定功率进行充电直至100%SOC；；d)电池系统以额定功率进行放电至30%SOC；继续以额定功率的30%进行放电直至放电截止条件；e)充放电时记录电池系统的SOC；f)重复c)~e)步骤99次；g)记录电池系统最后一次充放电循环的放电能量和辅助能耗；注：对于大规模电池系统，考虑到测试的可操作性，可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。h)结果计算，其值应符合4.7要求。×100%3式中：R——电池系统能量保持率；Ed——电池系统净放电能量，单位为瓦时（W·hEr——电池系统额定能量，单位为瓦时（W·h）。5.8低温储存性能按照如下步骤，进行电池系统低温储存性能的试验：T/HNSDCHYXH003-2024a)电池系统充电至100%SOC；b)电池系统停机，将电解液温度降低到不高于5℃并保持12h；注：考虑到测试的可操作性，可以选用构成电池系统的电堆、电解液组装成可实现测试功能的小型电池系统代替电池系统整体进行测试。c)电解液无沉淀或结晶现象，将电解液温度恢复至常温；d)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；e)电池系统以额定功率进行充电直至充电截止条件；f)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；g)重复e)~f)步骤三次；h)记录电池系统最后一次充放电循环的放电能量和辅助能耗；i)最后一次循环的净放电能量与额定能量数据的比应符合4.8要求。5.9高温储存性能按照如下步骤，进行电池系统高温储存性能的试验：a)电池系统充电至100%SOC；b)电池系统停机，将电解液温度升高到不低于60℃并保持12h；注：考虑到测试的可操作性，可以选用构成电池系统的电堆、电解液组装成可实现测试功能的小型电池系统代替电池系统整体进行测试。c)电解液无沉淀或结晶现象，将电解液温度恢复至常温；d)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；e)电池系统以额定功率进行充电直至充电截止条件；f)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件；g)重复e)~f)步骤三次；h)记录电池系统最后一次充放电循环的放电能量和辅助能耗；i)最后一次循环的净放电能量与额定能量数据的比应符合4.9要求。5.10过充电保护电池系统以额定功率充电至充电截止条件后，继续以恒功率进行充电，电池系统应自动断开充电回路，并启动过充电报警。5.11过放电保护电池系统以额定功率放电至放电截止条件后，继续以恒功率进行放电，电池系统应自动断开放电回路，并启动过放电报警。T/HNSDCHYXH003-20245.12充电特性曲线按照如下步骤，进行电池系统充电特性曲线的试验：a)电池系统放电至0%SOC；b)电池系统以恒功率进行充电直至充电截止条件；c)记录电池系统充电过程的SOC；d)以5个不同功率值重复a)~c)步骤，并形成充电曲线。注：电池系统以最小的恒功率充电时应达到100%SOC，以最大的恒功率充电时应不大于50%SOC。注：对于大规模电池系统，考虑到测试的可操作性，可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。5.13放电特性曲线按照如下步骤，进行电池系统充电特性曲线的试验：a)电池系统充电至100%SOC；b)电池系统以恒功率进行放电直至放电截止条件；c)记录电池系统放电过程的SOC；d)以5个不同功率值重复a)~c)步骤，并形成放电曲线。注：电池系统以最小的恒功率放电时应达到0%SOC，以最大的恒功率放电时应不小于50%SOC。注：对于大规模电池系统，考虑到测试的可操作性，可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。5.14阻燃性能按照如下步骤，进行电池系统阻燃性能的试验：a)水平法：按GB/T2408-2021中第8章进行，试验后电池系统的外壳、储罐、管路及内部相关重要部件应符合GB/T2408-2021中8.4.3HB40等级的要求；b)垂直法：按GB/T2408-2021中第9章进行，试验后电池系统的外壳、储罐、管路及内部相关重要部件应符合GB/T2408-2021中9.4V-0级别的要求。5.15绝缘电阻用绝缘电阻测试仪测量电池系统正负极接口对地之间的绝缘电阻，测试结果应符合4.15的要求。T/HNSDCHYXH003-20245.16防渗漏按照如下步骤，进行电池系统的气体渗漏试验；a)将气密性测试装置接入电池系统的正极及负极进液口（无电解液）；b)关闭电池系统的正极及负极出液口，使管路中压力平衡；c)设定合适的初始压力值，通入检漏气体；d)在液流电池的所有接口处、所有管路连接接头和各个部件连接处(如电极框外侧)涂上渗漏检测液；e)管路压力到达设定的初始压力值后，关闭阀门，停止通入检漏气体；f)测试时间保持15min以上，观察压力检测值下降情况，检测电堆四周检漏气体泄漏情况；g)检测结果应符合4.19的要求。注：检漏气体推荐为氮气。注：初始压力值根据硫铁液流电池系统及材料特性具体设定，建议不小于0.5MPa。6.检验规则6.1检验分类本标准规定的检验分为出厂检验和型式检验。6.2出厂检验6.2.1出厂检验要求产品出厂前应进行出厂检验，检验方式为抽检，检验项目及技术要求见表1。表1.硫铁液流电池出厂检验项目及试验方法序号检验项目技术要求样品数量1外观4.2一套2额定功率4.5、4.63电池系统额定能量效率4.64绝缘电阻4.156.2.2判定规则出厂检验的结果全部符合表1中的技术要求时，则判定该产品合格。如果出厂检验的结果中有不符合表2所规定的要求时，应将该产品退回相关部门返工，返工完成后进行复检。若复检结果仍有一项或以上不符合技术要求，则判定该产品不合格。6.3型式检验6.3.1型式检验要求T/HNSDCHYXH003-2024发生下列情况之一时，应进行型式检验：——新产品试制或小批试生产；——周期检验，连续批量生产的产品每年应进行一次；——设计或工艺的变化足以引起产品的性能改变时；——产品转厂生产或长期停止（超过周期检验期限）生产后又恢复生产；——客户有特殊要求时；——上级质量监督部门有要求时。型式检验的样品应采用与正常生产相同的材料、设备和工艺并随机抽取的电池系统，检验项目见表2。表2.硫铁液流电池型式检验项目及试验方法序号检验项目技术要求样品数量1外观4.2一套2额定能量4.43额定功率4.5、4.64电池系统额