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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

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， 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Q／SY 06014.2-2016 油气田地面工程给排水设计规范 第2部分：取水及净化处理.pdf，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，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DB14／T 1665-2018标准下载，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某矿山治理施工组织设计.docx，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，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。