T-CIAPS 0004-2018 电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统性能要求

ICS29.220.01中国化学与物理电源行业协会T/CIAPS0004—2018T/CIAPS0004—2018 12规范性引用文件 13术语和定义 14符号 35电池性能评价 36要求 36.1单体电池性能要求 36.2电池系统性能要求 47试验方法 47.1试验条件 47.2单体电池性能试验 57.3电池系统性能试验 88检验规则 8.1检验分类、检验项目、要求和样品数量 8.2型式试验 T/CIAPS0004—2018本标准根据GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国化学与物理电源行业协会提出并发布。电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统性能要求标准，适用于可再生能源并网用储能系统、分布式发电及微电网储能系统、电力辅助服务用储能系统、电力输配电用储能系统。本标准主要起草单位（排名不分先后）：组长单位：上海中兴派能能源科技股份有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、山东圣阳电源股份有限公司、阳光电源股份有限公司。成员单位：深圳普瑞赛思检测技术有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司、东莞市迈科新能源有限公司、宁德时代新能源科技有限公司、江苏固德威电源科技股份有限公司、深圳市康拓普信息技术有限公司、深圳市沃特玛电池有限公司、浙江富来森能源科技有限公司、深圳华宝新能源有限公司、博科能源系统（深圳）有限公司、中聚（杭州）新能源科技有限公司、中国电子科技集团公司第十八研究所、三星环新（动力）电池有限公司、苏州安靠电源有限公司、乐金化学(南京)信息电子材料有限公司。本部分主要起草人：蔡雪峰、朱静、江卫良、隋延波、张寿波、赵玲、邓琨、李永、李斯蓉、许玉林、崔云鹤。本标准为首次制定。1T/CIAPS0004—2018电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统的性能要求本标准规定了电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统的性能要求和测试方法。本标准适用于可再生能源并网用储能系统、分布式发电及微电网储能系统、电力辅助服务用储能系统、电力输配电用储能系统的储能产品。2规范性引用文件下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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/T31486-2015电动汽车用动力电池电性能要求及试验方法IEC62620工业应用大容量二次碱性或非酸性电解液电池—性能要求3术语和定义GB/T2900.41中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1单体电池cell直接将化学能转换为电能的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电。3.2电池并联模块cellblock电池单体电池通过并联而形成的组合,可以带有或不带电池监控及保护装置。3.3电池模组batterymodule单体电池通过串并联而形成的组合，可以带有或不带电池监控及保护装置。3.4电池系统batterysystem由单体电池、电池模块、电池模组组成的系统。电池系统带有电池管理单元，在过充、过流及过温时切离保护。电池系统可能带有冷却或加热单元。3.5电池管理系统/电池管理单元BMS/BMU主要用于对电池充电过程和放电过程进行管理，提高电池使用寿命，并为用户提供相关信息的电路系统的总称，一般由监测、保护电路、电气、通讯接口、热管理装置等组成，用BMS表示。3.62T/CIAPS0004—2018标称电压nominalvoltage用于表示单体电池或电池电压的适宜的平均值，单位为伏特（V）3.7额定容量ratedcapacity制造厂商声明的一个单体电池在规定的条件下经充电、静置和在指定测试下放电至规定的终止电压时所能放出的电池电量。3.8充电上限电压upperlimitchargingvoltage基于安全性的角度出发，单体电池或电池系统可以容许的、充电时电压上限。3.9放电下限电压lowerlimitdischargingvoltage基于安全性角度出发，单体电池或电池系统可以容许的放电电压下限。3.10最大充电电流maximumchargingcurrent基于安全性或可靠性的角度出发，单体电池或电池系统可以容许的最大的充电电流。充电过程中，充电电流不允许超过这个值。3.11最大放电电流maximumdischargingcurrent基于安全性或可靠性的角度出发，单体电池或电池系统可以容许的最大的放电电流。放电过程中，放电电流不允许超过这个值。3.12终止电压cut-offvoltage电池放电或充电时，所规定的最低放电电压或最高的充电电压。3.13最高工作温度upperoperatingtemperature电池放电或充电时，所规定的最高的工作温度值。3.14最低工作温度loweroperatingtemperature电池放电或充电时，所规定的最低的工作温度值。3.15放电倍率dischargerate3T/CIAPS0004—2018表示放电快慢的一种量度。电池的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则成为C/53.16荷电保持能力chargeretention完全充电的电池在一定温度下储存一定时间后，剩余容量与初始容量之比。3.17容量恢复能力capacityrecovery完全充电的电池在一定温度下储存一定时间后，再完全充电，其后放电容量与初始容量之比。4符号下列符号适用于本文件。Cn——n小时率额定容量（Ah）It——电池充放电电流值，采用公式ItA=CnAh/1h表达E——最高放电倍率≤1CH——最高放电倍率>1C注：Cn用是制造商声明的电池额定容量5电池性能评价标准在锂电池性能评价上，重点考量锂电池在实际使用中影响性能的重点项目，包括电池的室温放电容量、低温放电容量、室温倍率放电性能、室温倍率充电性能、室温循环寿命、室温荷电保持与容量恢复能力、高温荷电保持与容量恢复能力。6要求6.1单体电池性能要求，见表1。12345表1单体电池性能要求4T/CIAPS0004—20186于初始容量的90%7初始容量的90%6.2电池系统性能要求，见表2。6.2表2电池系统性能要求123456初始容量的90%7初始容量的90%7试验方法7.1试验条件7.1.1环境条件除另有规定外，试验应在温度为25°C±5°C相对温度为15%~90%，大气压力为86kPa~106kPa的环境中进行。本标准所提到的室温，是指25°C±2°C。7.1.2测量仪器、仪表准确度测量仪器、仪表准确度应满足以下要求：——电压测量装置：±0.5%；——电流测量装置：±1%；——时间测量装置：±0.1%；——尺寸测量装置：±0.1%；——质量测量装置：±0.1%5T/CIAPS0004—20187.1.3单体电池充电室温下，单体电池先以0.2C5(A)电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压，搁置1h（或制造商提供的不大于1h搁置时间），然后按制造商提供的充电方法进行充电。若制造商未提供充电方法，则依据以下方法进行充电：以0.2C5(A)电流充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C5(A)时停止充电，充电后搁置1h（或制造商提供的不大于1h搁置时间）。7.1.4电池系统充电室温下，单体电池先以0.2C5(A)电流放电至制造商技术条件中规定的放电终止电压，搁置1h（或制造商提供的不大于1h搁置时间），然后按制造商提供的充电方法进行充电。若制造商未提供充电方法，则依据以下方法进行充电：以0.2C5(A)电流充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至0.05C5(A)时停止充电，若充电过程中有单体电池电压超过充电终止电压时则停止充电。充电后搁置1h（或制造商提供的不大于1h搁置时间）。7.2单体电池性能试验7.2.1一般条件所有性能试验均在有充分安全保护的环境条件下进行。如果测试对象有附加主动保护线路或装置，应除去。7.2.2室温放电容量室温放电容量测试按照如下步骤进行：——单体电池按7.1.3方法充电；——将单体电池存放在25±2℃条件下，时间1-4小时，或电池1小时内温度变化小于±2K；——在25±2℃条件下将单体电池以表3指定的方法放电至制造商确定的放电截止电压。表3室温放电性能EH7.2.3低温放电容量低温放电容量测试按照如下步骤进行：a)单体电池按7.1.3方法充电；b)将单体电池存放在目标温度条件下，时间1-4小时，或电池1小时内温度变化小于±2K；单体c)在“目标温度”条件下将单体电池以表4指定的方法放电至制造商确定的放电截止电压。d)申报温度应在目标测试温度范围内，而且申报温度值为目标测试温度加上10。C。列如-27。C的测试性能应申报为-20。C。温度等级为其最高温度。比如一个“H”类型的单体电池在以下条6T/CIAPS0004—2018件下获得70%的放电容量：在-30°C以0.2C5(A)放以5.0C5(A)放电，则其温度等级判定为-10°C。表4低温放电性能EH7.2.4室温倍率放电性能室温倍率放电性能测试按照如下步骤进行：a)单体电池按7.1.3方法充电；b)将单体电池存储在25±2℃条件下，搁置1~4小时；c)在25±2℃条件下，以表5指定的倍率将单体电池放电至制造商给出的放电截止电压；d)Imax为申请测试的电池充电或放电电流，由电池制造商申请测试时提前确认。表5室温倍率放电EH7.2.5室温倍率充电性能室温倍率充电性能测试按照如下步骤进行：a)单体电池按7.1.3方法充电；b)将单体电池存储在b)将单体电池存储在25±2℃条件下，搁置1~4小时；c)在25±2℃条件下，按照0.2C5将单体电池放电至制造商给出的放电截止电压；d)将单体电池存储在25±2℃条件下，搁置1~4小时；e)在25±2℃条件下将单体电池以表5指定的充电倍率进行充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压；f)在25±2℃条件下，按照0.2C5将单体电池放电至制造商给出的放电截止电压；g)在不同放电倍率条件下的放电容量比例(%)是以0.2C5时的放电容量为基准；h)Imax为申请测试的电池充电或放电电流，由电池制造商申请测试时提前确认。表6室温倍率充电充电倍率放电倍率类型EH0.2C100%C5Ah100%C5Ah7T/CIAPS0004—20180.5C90%C5Ah90%C5AhImax1C>Imax≥0.5CImax≥1C7.2.6室温循环寿命室温循环寿命测试按照如下步骤进行：a)单体电池按7.1.3方法充电；b)在25±2℃条件下，以表7的充放电倍率及制造商确定的的充放电方法进行单体电池循环测试；充放电倍率充放电倍率类型充放电次数95%C5Ah90%C5Ah80%C5Ah0.5CE5002000H75030007.2.7室温荷电保持与容量恢复能力室温荷电保持与容量恢复能力测试按照如下步骤进行：a)单体电池按7.1.3方法充电；b)将单体电池存储在25±2℃条件下28天，然后以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压，测得荷电保持能力（放电容量/初始容量）。c)按照7.1.3，将单体电池充满电，24小时后以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压。再将单体电池存储在25±2℃条件下，时间不短于1小时，也不能超过4小时。最后在25±2℃条件下，将电池系统以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压。测得容量恢复能力（放电容量/初始容量）。7.2.8高温荷电保持与容量恢复能力室温荷电保持与容量恢复能力测试按照如下步骤进行：a)单体电池按7.1.3方法充电；b)将单体电池存储在55±2℃条件下7天，然后以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压，测得荷电保持能力（放电容量/初始容量）。c)按照7.1.3，将单体电池充满电，24小时后以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压。再将单体电池存储在25±2℃条件下，时间不短于1小时，也不能超过4小时。最后在25±2℃条件下，将电池系统以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压。测得容量恢复能力（放电容量/初始容量）。7.3电池系统性能试验7.3.1一般条件所有性能试验均在有充分安全保护的环境条件下进行。如果测试对象有附加主动保护线路或装置，应除去。8T/CIAPS0004—20187.3.2室温放电容量室温放电容量测试按照如下步骤进行：a)电池系统按7.1.4方法充电；b)将电池系统存储在25±2℃条件下，搁置时间不小于16小时或连续1小时内电池温度变化小于±2K；c)在25±2℃条件下将电池系统以表8指定的方法放电至制造商确定的放电截止电压。表8室温放电性能EH7.3.3低温放电容量低温放电容量测试按照如下步骤进行：a)电池系统按7.1.4方法充电；b)将电池系统存储在“目标温度”条件下，搁置时间不小于16小时或连续1小时内电池温度变化小于±2K；电池系统的低温放电性能应以10°C为一个阶梯，比如0°C,-10°C和-20°C；c)在“目标温度”条件下将电池系统以表9指定的方法放电至制造商确定的放电截止电压；d)申报温度应在目标测试温度范围内，而且申报温度值为目标测试温度加上10°C。列如-27°C的测试性能应申报为-20°C。温度等级为其最高温度。比如一个“H”类型的单体电池在以下条件下获得70%的放电容量：在-30°C以0.2C5(A)放电；在-20°C以1.0C5(A)放电；在-10°C以5.0C5(A)放电，则其温度等级判定为-10°C。表9低温放电性能EH7.3.4室温倍率放电性能7.3.4室温倍率放电性能测试按照如下步骤进行：a)电池系统按7.1.4方法充电；b)将电池系统存储在25±2℃条件下，温度平衡时间不低于8小时，或在连续1小时内电池温度变化小于±2K。；c)在25±2℃条件下，按照表10指定的倍率将电池系统放电至制造商给出的放电截止电压；d)Imax为申请测试的电池充电或放电电流，由电池制造商申请测试时提前确认。表10室温倍率放电9T/CIAPS0004—2018EH7.3.5室温倍率充电性能室温倍率充电性能测试按照如下步骤进行：a)电池系统按7.1.4方法充电；b)将电池系统存储在25±2℃条件下，温度平衡时间不低于8小时，或在连续1小时内电池温度变化小于±2K。；c)在25±2℃条件下，按照0.2C5将电池系统放电至制造商给出的放电截止电压；d)将电池系统存储在25±2℃条件下，时间不短于1小时，也不能超过4小时；e)在25±2℃条件下将电池系统以表11指定的充电倍率进行充电至制造商技术条件中规定的充电终止电压；在25±2℃条件下，按照0.2C5将电池系统放电至制造商给出的放电截止电压；f)在不同放电倍率条件下的放电容量比例(%)是以0.2C5时的放电容量为基准；g)Imax为申请测试的电池充电或放电电流，由电池制造商申请测试时提前确认。表11室温倍率充电EHAh)Ah)7.3.6室温循环寿命室温循环寿命测试按照如下步骤进行：a)电池系统按7.1.4方法充电；b)在25±2℃条件下，以表12的充放电倍率及制造商确定的的充放电方法进行电池系统循环测试。EH7.3.7室温荷电保持与容量恢复能力T/CIAPS0004—2018室温荷电保持与容量恢复能力测试按照如下步骤进行：a)电池系统按7.1.4方法充电；b)将电池系统存储在25±2℃条件下28天，然后以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压，测得荷电保持能力（放电容量/初始容量）；c)按照7.1.4，将电池系统充满电，24小时后以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进行放电，直至电压降至终止电压。再将电池系统存储在25±2℃条件下，时间不短于16小时，或电池在连续1小时内温度变化小于±2K。最后在25±2℃条件下，将电池系统以0.2C5恒流放电或制造商宣称的放电模式进