T_CIAPS 0003-2018 电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统安全要求.pdf-solarbe文库

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中国化学与物理电源行业协会团体标准 T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 2 0 1 8 年 9 月 1 2 日发布 2 0 1 8 年 1 0 月 1 日实施中国化学与物理电源行业协会发布电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统安全要求 S a f e t y r e q u i r e m e n t s f o r t h e s e c o n d a r y l i t h i u m i o n c e l l s a n d b a t t e r i e s f o r e n e r g y s t o r a g e a p p l i c a t i o n s I C S 2 9 . 2 2 0 . 0 1T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 I IT / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 I I I 目次前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I V 1 范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 规范性引用文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语和定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 符号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 电池安全使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 安全要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 试验方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 检验规则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 安全信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 0 标贴与标识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 附录 A （规范性附录）热失控扩展试验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 A . 1 测试对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 A . 2 试验条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 A . 3 试验方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 I V 前言本标准根据 G B / T 1 . 1 - 2 0 0 9 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。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。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。T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 1 电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统安全要求 1 范围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在预期使用和可预见性滥用情况下的安全性要求和测试方法。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于本文件的应用是必不可少的。凡是标注日期的引用文件，仅所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。 G B / T 2 9 0 0 . 4 1 电工术语原电池和蓄电池 G B / T 3 1 4 6 7 . 3 - 2 0 1 5 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第 3 部分安全性要求与测试方法 G B / T 3 1 4 8 5 - 2 0 1 5 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法 I E C 6 2 6 1 9 工业应用大容量二次碱性或非酸性电解液电池安全要求（ S e c o n d a r y c e l l s a n d b a t t e r i e s c o n t a i n i n g a l k a l i n e o r o t h e r n o n - a c i d e l e c t r o l y t e s - S a f e t y r e q u i r e m e n t s f o r s e c o n d a r y l i t h i u m c e l l s a n d b a t t e r i e s , f o r u s e i n i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s ） U N 3 8 . 3 联合国危险物品运输试验和标准手册第 3 部分 3 术语和定义 G B / T 2 9 0 0 . 4 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3 . 1 单体电池 c e l l 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 c e l l b l o c k 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 b a t t e r y m o d u l e 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 b a t t e r y s y s t e mT / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 2 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 B M S / B M U 对电池充电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。 3 . 6 安全 s a f e t y 免于不可接受的风险。 3 . 7 风险 r i s k 伤害和伤害严重性的发生概率集合。 3 . 8 伤害 h a r m 身体受伤或对人健康的损害或对财产的损失或对环境的破坏。 3 . 9 危险性 h a z a r d 危险性伤害的潜在根源。 3 . 1 0 预定用途 i n t e n d e d u s e 和供应商提供的说明书、操作指南信息一致的产品的使用、处理和服务。 3 . 1 1 合理可预见滥用 r e a s o n a b l e f o r s e e a b l e m i s u s e 产品的使用、处理和服务虽不符合供应商提供的使用要求，但它产生的结果可根据人的行为进行估计。 3 . 1 2 无影响 n o e f f e c t 电池外观无变化，无功能性操作。 3 . 1 3 变形 d e f o r m a t i o n 电池无危险或伤害，电池外观发生变形，包括鼓胀。 3 . 1 4 排气 v e n t i n gT / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 3 电池出现不可逆转的毁坏，电解液从安全阀逸出或有雾逸出。单体电池、模组、电池组或电池系统内部的多余压力以预先设计的防止电池破裂或爆炸的方式泄出。 3 . 1 5 漏液 l e a k a g e 电池在安全阀以外的地方出现电解液泄露或排气，可见的液体电解质流失。 3 . 1 6 冒烟 s m o k i n g 电池出现烟雾现象。 3 . 1 7 破裂 r u p t u r e 电池壳体完整性造成机械损坏，电池内部部分物质暴露或泄露，无物质飞溅，且未发现热失控现象。 3 . 1 8 火花 s p a r k l e 电池产品火星，但在 1 s 内自熄灭。 3 . 1 9 着火 f i r e 电池中发射火焰，出现持续燃烧或点火，持续时间大于 1 s 。 3 . 2 0 爆炸 e x p l o s i o n 电池壳体被猛烈打开，产生压力波，并伴随着电池内部主体材料被强制排出及飞溅，对样品造成严重的结构破坏。 3 . 2 1 解体 r u p t u r e 排气和破裂使电池任何部分的固体物质穿过放在离电池 2 5 厘米处的丝网筛（直径 0 . 2 5 毫米的软铝丝，网格密度每厘米 6 至 7 条铝丝）。 3 . 2 2 热失控 t e h r m a l r u n a w a y 由于单体电池的放热反应引发的不可控的电池温度剧烈升高。 3 . 2 3 标称电压 n o r m i n a l v o l t a g e 电芯或电池电压的适宜的平均值，单位为伏特（ V ）。注 1 电芯或电池厂家可提供标称电压。注 2 n 串电池组的标称电压等于单个电芯标称电压的 n 倍。 3 . 2 4T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 4 额定容量 r a t e d c a p a c i t y 制造厂商声明的一个单体电池在规定条件下经充电、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 . 2 5 充电上限电压 u p p e r l i m i t c h a r g i n g v o l t a g e 单体电池或电池系统在安全性容许的条件下的充电电压上限。 3 . 2 6 放电下限电压 l o w e r l i m i t d i s c h a r g i n g v o l t a g e 单体电池或电池系统在安全性容许的条件下的放电电压下限。 3 . 2 7 最大充电电流 m a x i m u m c h a r g i n g c u r r e n t 基于安全性或可靠性角度出发单体电池或电池系统可以容许的最大充电电流。 3 . 2 8 最大放电电流 m a x i m u m d i s c h a r g i n g c u r r e n t 基于安全性或可靠性角度出发单体电池或电池系统可以容许的最大放电电流。 3 . 2 9 终止电压 c u t o f f v o l t a g e 电池放电或充电时，所规定的最低放电电压或最高充电电压。 3 . 3 0 最高工作温度 m a x i m u m o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e 电池放电或充电时，所规定的最高工作温度值。 3 . 3 1 最低工作温度 l o w e r l i m i t o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e 电池放电或充电时，所规定的最低工作温度值。 3 . 3 2 重量损失 m a s s l o s s 是指超过下面表 1 所列数值的重量损失。重量损失数值可用公式（１）计算。如重量损失不超过表 1 所列数值，称为 “ 无重量损失 ” 。 1 0 0 1 2 1    M M M ）重量损失（ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 式中 1 M 试验前的重量； 2 M 试验后的重量。T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 5 表 1 重量损失限值电池和电池组重量 M 重量损失限值 M 1 克 0 . 5 ％ 1 克 M 5 克 0 . 2 ％ M ≥5 克 0 . 1 ％ 4 符号下列符号适用于本文件。 n C n 小时率额定容量（ A h ） t I 电池充放电电流值，采用公式 h Ah C A I 1 n t  表达 5 电池安全使用 5 . 1 概要电池制造商应严格定义单体电池的工作范围。电池系统的设计应严格符合单体电池的工作范围。 5 . 2 电池的安全为了保证单体电池及电池系统的安全使用，电池制造商设计生产的单体电池或电池系统应严格遵循单体电池的工作范围。电池制造商在设定单体电池的充电限制电压时，设定值应保证其同时处于充电限制电压、电流与温度范围之内。充电限制电压与充电限制温度，并不是用于衡量电池的性能，而是用于考虑电池的最低安全。图 1 描述了典型的电池工作范围。如果电池工作在高温或低温区间内，可以考虑采用较低的充电电压及（或）电流。 a 电芯温度（表面）T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 6 b 电芯温度（表面）图 1 典型的电池工作范围 5 . 3 电池的充电电压、电流及温度是影响安全的主要因素，在电池充电时应符合下列要求 a 在常温区域内，电池的充电电压不能超过充电上限电压，充电电流不能超过最大充电电流。如果充电电压或电流过高，极度的化学反应或副反应会使电池热不稳定（可能引起过热和热失控）。 b 在高温及低温区域内，应适当降低充电限制电压及电流。温度会影响电池充电时的化学反应，即使在相同的充电限制电压及电流条件下，电池的充电状态及反应也会受到温度的影响。 c 超过高温及低温区域，电池不应再进行充电。电池厂家应明确定义其电池在常温、高温及低温条件下的充电电压及电流。 5 . 4 电池的放电在电池放电时，电压、电流及温度是影响安全的主要因素。放电电压应高于放电限制电压，电流应小于最大放电电流，温度应不超过高温及低温区域。 6 安全要求 6 . 1 单体电池单体电池安全要求，见表 2 。表 2 单体电池安全要求序号检验项目试验方法要求 1 高度模拟 7 . 2 . 2 高度模拟测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 1 2 温度试验 7 . 2 . 3 温度测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 2 3 振动 7 . 2 . 4 振动测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 3T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 7 4 冲击 7 . 2 . 5 冲击测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 4 5 外短路 7 . 2 . 6 外短路测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 5 6 抗重物撞击 7 . 2 . 7 重物冲击测试符合 U N 3 8 . 3 T 6 7 过充电 7 . 2 . 8 不起火，不爆炸 8 过放电 7 . 2 . 9 过放测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 8 9 抗热冲击 7 . 2 . 1 0 不起火，不爆炸 1 0 跌落 7 . 2 . 1 1 跌落测试结果符合 I E C 6 2 6 1 9 的 7 . 2 . 3 . 3 1 1 挤压 7 . 2 . 1 2 不起火，不爆炸 6 . 2 电池系统电池系统安全要求，见表 3 。表 3 电池系统安全要求序号检验项目试验方法要求 1 振动 7 . 3 . 2 振动测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 3 2 冲击 7 . 3 . 3 冲击测试结果符合 U N 3 8 . 3 T 4 3 跌落 7 . 3 . 4 不起火，不爆炸 4 热失控扩展 7 . 3 . 5 不起火，不爆炸 5 高温保护 7 . 3 . 6 不起火，不爆炸 6 低温保护 7 . 3 . 7 不起火，不爆炸 7 过流保护 7 . 3 . 8 不起火，不爆炸 8 外部短路保护 7 . 3 . 9 不起火，不爆炸 9 过充电保护 7 . 3 . 1 0 不起火，不爆炸 1 0 过放电保护 7 . 3 . 1 1 不起火，不爆炸 1 1 绝缘电阻 7 . 3 . 1 2 电池系统正、负极接口分别对地的绝缘电阻按标称电压不小于 1 0 0 Ω/ V 1 2 绝缘耐压性能 7 . 3 . 1 3 交流漏电流不超过 1 0 0 m A ，直流漏电流不超过 1 0 m A 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 2 5 ° C ± 5 ° C ，相对温度为 1 5 9 0 ，大气压力为 8 6 k P a 1 0 6 k P a 的环境中进行。本标准所提到的室温，是指 2 5 ° C ± 5 ° 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 a 电压测量装置 ± 0 . 5 ； b 电流测量装置 ± 1 ； c 温度测量装置 ± 0 . 5 ° C ； d 时间测量装置 ± 0 . 1 ；T / C I A P S 0 0 0 3 2 0 1 8 8 e 尺寸测量装置 ± 0 . 1 ； f 质量测量装置 ± 0 . 1 。 7 . 1 . 3 单体电池充电 7 . 1 . 3 . 1 室温下，单体电池先以 0 . 2 5 A C 电流放电或者按照制造商宣称的放电模式放电至终止电压，搁置 1 h （或制造商提供的不大于 1 h 搁置时间），然后按制造商提供的充电方法进行充电。 7 . 1 . 3 . 2 若制造商未提供充电方法，则以 0 . 2 5 A C 电流充电至制造商规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至 0 . 0 5 5 A C 时停止充电，充电后搁置 1 h （或制造商提供的不大于 1 h 搁置时间）。 7 . 1 . 4 电池系统充电 7 . 1 . 4 . 1 室温下，单体电池先以 0 . 2 5 A C 电流放电或者按照制造商宣称的放电模式放电至终止电压，搁置 1 h （或制造商提供的不大于 1 h 搁置时间），然后按制造商提供的充电方法进行充电。 7 . 1 . 4 . 2 若制造商未提供充电方法，则以 0 . 2