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T／CES 136-2022 液态金属储能电池老化与安全特性评估方法.pdf

液态金属储能电池老化与安全特性

Evaluationmethodforagingandsafetycharacteristicsof liquidmetalenergystoragebattery

本文件按照GB/T1.1一2020《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。 本文件由中国电工技术学会储能技术专业分会提出。 本文件由中国电工技术学会归口。 本文件由中国电工技术学会团体标准技术办公室提出并解释。 本文件起草单位：华中科技大学、西安交通大学、北京科技大学、威胜集团有限公司。 本文件主要起草人：蒋凯、李浩秒、王康丽、何亚玲、王玮、宁晓辉、赵海雷、石琼林、郭振林、 张益。

本文件按照GB/十1.1一2020《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。 本文件由中国电工技术学会储能技术专业分会提出。 本文件由中国电工技术学会归口。 本文件由中国电工技术学会团体标准技术办公室提出并解释北京某大学地下室装修工程施工组织设计， 本文件起草单位：华中科技大学、西安交通大学、北京科技大学、威胜集团有限公司。 本文件主要起草人：蒋凯、李浩秒、王康丽、何亚玲、王玮、宁晓辉、赵海雷、石琼林、郭振林、 张益。

储能电池老化与安全特性评估

本标准规定了液态金属电池单体的电性能测试、老化测试、加速老化测试和安全性测试以及评估方

下列文件对于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 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/T36276一2018电力储能用锂离子电池 GB38031一2020电动汽车用动力蓄电池安全要求

列定义和术语使用于本文

3.2电池单体cell

下列符号、代号和缩略语适用于本文件。 Cs：5h率额定容量（A·h） Is：5h率放电电流，其数值等于Cs/5h（A）

下列符号、代号和缩略语适用于本文件。 Cs：5h率额定容量（A·h） Is：5h率放电电流，其数值等于Cs/5h（A）

如果没有特别说明，本标准所有测试均将液态金属电池置于加热炉中，加热炉温度设定为电池 优的温度，如LilSbSn体系额定工作温度为550℃：LilBi体系额定工作温度为500°℃

在额定工作下，测定电池初始容量。具体步骤如下： a）电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； b）静置5min； c）电池单体以1IsA按3.7所示方法标准放电，记录放电容量为电池容量； d）静置5min； e）重复步骤a）～步骤d）5次，求取平均值记为电池初始容量Q

在额定工作温度下，采用直流放电法测量电池初始内阻，即对电池进行脉冲充放电，再通过电压变 来计算电池内阻。具体步骤为： a）电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； b）静置1h; c）电池单体以1IsA放电10s； d）静置40s； e）电池单体以1IsA充电10s。 测量过程电压特征点如图1所示，记录电池电压变化，内阻R的计算公式见公式（1)：

式中： 充放电电流，单位为安（A)； 各测量特征点瞬时电压，单位为伏（V)。

图1内阻测量电压电流曲线

在额定工作温度下，测定老化电池容量，具体步骤如下： a）电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； b）静置5min； c）电池单体以1IsA按3.7所示方法标准放电，记录放电容量为电池容量； d）静置5min; e）重复步骤a）～步骤d）5次，求取平均值记为电池老化容量Qae

在额定工作温度下，测定老化电池内阻，具体步骤如下： a）日 电池单体以1IA按3.6所示方法标准充电； b）静置1h; c）电池单体以1IsA放电10s; d）静置40s; e）电池单体以1IsA充电10s。 采用5.3所示公式（1）计算老化内阻Race

电池老化状态SOH一般以容量或者内阻来评估，具体方法如下： a）以容量为健康因子评估电池SOH 在额定工作温度下，采用5.2、6.1方法测定电池初始容量以及老化容量，根据公式（2）判定 老化状态SOH：

b）以内阻为健康因子评估电池SOH

Qage SOH= Qo

Qage SOH= Qn

D） 以内阻为健康因子评估电池SOH 在额定工作温度下，采用5.3、6.2方法测定电池初始内阻以及老化内阻，根据公式（3） 老化状态SOH：

式中： REOL 电池寿命终止时的内阻（mQ）

在额定工作温度下，测定电池循环性能，具体步骤如下： a） 电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； b）静置5min; c）电池单体以1IsA按3.7所示方法标准放电； d）静置5min; e）重复步骤a）～步骤d)。

采取以上步骤对液态金属电池进行充放电，并采用6.3方法测试电池SOH，SOH变化代表电 性能，一般小于0.5%/循环。

电池在极端工作条件下的充放电循环测试即为加速老化测试。以温度、倍率、充放电深 为例，液态金属电池的加速老化测试步骤具体为： a）倍率加速老化 1）在额定工作温度下，电池单体以大于1IA电流按3.6所示方法标准充电； 2）静置5min； 3）电池单体以大于1IsA电流按3.7所示方法标准放电； 4）静置5min； 5）重复步骤a）～步骤d)。 电池应不短路、不泄漏、不着火。 b）温度加速老化 1）在高于额定工作温度条件下，电池单体以1I5A按3.6所示方法标准充电； 2）静置5min; 3）电池单体以1IsA按3.7所示方法标准放电； 4）静置5min； 5）重复步骤a）～步骤d)。 电池应不短路、不泄漏、不着火。 c）充放电深度加速老化 1）在额定工作温度条件下，电池单体以1IA进行至超过限制电压； 2）静置5min； 3）电池单体以1IsA进行放电至低于终止电压； 4）静置5min； 5）重复步骤a）～步骤d)。 电池应不短路、不泄漏、不着火。

电池热循环试验具体步骤如下： a） 电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； b） 从额定工作温度降至室温（降温速率2C/min)； C） 升温至额定工作温度（升温速率2C/min）； d） 电池单体以1I5A按3.7所示方法标准放电。 电池放电时间应不小于4.5h二衬施工技术交底，电池应不短路、不泄漏、不着火、外观无变形。

温度冲击试验具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b） 在额定工作温度下，电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能够 运行，可不进行精确调整：

c）在额定工作温度下，电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； d）开路搁置状态下，以2C/min速率升温50℃，并保持此温度1h； e）恢复额定工作温度； f）开路搁置状态下，以2C/min速率降温50℃，并保持此温度1h; 电池应不短路、不泄漏、不着火、外观无变形。

过充电试验按GB38031一2020的方法进行试验，具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b）在额定工作温度下，将电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能够正 常运行，可不进行精确调整； c）电池单体以1IsA进行充电，直至达到电池限制电压的1.1倍或者110%S0C； d）静置5min； e）电池单体以1IsA按3.7所示方法标准放电； f）静置5min。 电池应不短路、不泄漏、不着火、外观无变形。当电池单体满足以下任一条件时，结束试验： a）若电池升高至额定工作温度50℃以上时； b）当电池温度没有升高至额定工作50℃以上时，步骤c）～步骤f）循环5次； C） 试验对象电流不能恒定1IA。

过充电试验按GB38031一2020的方法进行试验，具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b）在额定工作温度下，将电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能够正 常运行，可不进行精确调整； c）电池单体以1IsA进行充电，直至达到电池限制电压的1.1倍或者110%S0C； d）静置5min； e）电池单体以1IsA按3.7所示方法标准放电； f）静置5min。 电池应不短路、不泄漏、不着火、外观无变形。当电池单体满足以下任一条件时，结束试验： a）若电池升高至额定工作温度50℃以上时； b）当电池温度没有升高至额定工作50℃以上时，步骤c）～步骤f）循环5次； c） 试验对象电流不能恒定1IA。

过放电试验按GB38031一2020的方法进行试验，具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b）在额定工作温度下，将电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能量 常运行，可不进行精确调整； c）在额定工作温度下，电池单体以11sA按3.6所示方法标准充电； d）静置5min； e）电池单体以1IsA进行放电6.25h； f）静置5min。 电池应不短路、不泄漏、不着火、外观无变形。当电池单体满足以下任一条件时，结束试验： a） 若电池升高至额定工作温度50℃以上时； b）当电池温度没有升高至额定工作50℃以上时，步骤c）～步骤f）循环5次； c） 试验对象电流不能恒定1IA

外部短路试验按GB/T36276一2018的方法进行试验，具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b）在额定工作温度下，将电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能够正 常运行，可不进行精确调整； c）用电阻值不大于50mΩ2的导线连接电池的正负极端，使之短路。 保持短路状态，电池应不泄漏、不着火、不爆炸、外观无变形。当电池满足以下任一条件时，结束 式验： a）试验对象的保护功能起作用，并终止短路电流：

倾斜试验具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b）在额定工作温度下，将电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能够正 常运行，可不进行精确调整； c）将电池固定在加热炉中，将其固定于可倾斜的平台上； d）在额定工作温度下，电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； e）将平台倾斜弱电施工方案-样板段，倾斜角度为5°； f）按照3.6、3.7方法充放电一个循环。 保持倾斜状态，电池应不短路、不泄漏、不着火、不爆炸。当电池满足以下任一条件时，结束试验： a） 循环步骤d）～步骤f)，直至倾斜角度达到20°； b） 试验对象电流不能恒定1IA； C） 电池表面温度大于环境温度50℃以上。

震动试验具体步骤如下： a）在电池系统回路中增加继电器等相关保护装置； b）在额定工作温度下，将电池单体SOC调整到正常工作范围的中间部分，只要测试对象能够正 常运行，可不进行精确调整； c）将电池固定在加热炉中，将其固定于震动平台上； d）在额定工作温度下，电池单体以1IsA按3.6所示方法标准充电； e）上下水平震动测试，增加50Hz震动频率； f）按照3.6、3.7方法充放电一个循环。 保持震动状态，电池应不短路、不泄漏、不着火、不爆炸。当电池满足以下任一条件时，结束试验： a）循环步骤d）～步骤f）直至震动频率达到200Hz; b）试验对象电流不能恒定1IsA； c）电池表面温度大于环境温度50℃以上。