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嘉峪檢測網 2025-02-14 17:51
隨著新型電力儲能系統市場的滲透率逐年增長，其安全性問題也備受關注。本文以GB/T 36276《電力儲能用鋰離子電池》的新舊標準為研究對象，解讀新舊標準存在的差異，結合某企業儲能產品在新標準下的測試數據，重點分析了電池模塊的初始充放電性能、倍率性能、高低溫適應性等性能特點。研究結果表明，相較于舊標準，新標準測試要求更加嚴格，在不同層級均增加了新的測試項目，確保電池在復雜多變的環境中保持高度穩定性。此外，實測的儲能產品基本滿足新標準的要求。本文深入剖析新舊標準的關鍵差異與現有產品實測表現，旨在為企業在新標準下的生產設計提供思路。
引言
在“雙碳”目標和能源轉型的雙重驅動下，電力儲能技術作為平衡電網需求、提高能源利用效率的重要手段，深刻影響儲能產品的技術革新和安全性能的全面升級。鋰離子電池因其能量密度高、循環壽命長、自放電率較低等優點，廣泛應用于儲能電站、電動汽車及低空經濟等領域。然而，隨著儲能電站規模不斷擴大和應用場景日益復雜，對鋰離子電池的性能和安全要求也愈發嚴格。
為規范和指導電力儲能用鋰離子電池的生產和應用，我國于2019年1月1日正式頒布GB/T 36276-2018《電力儲能用鋰離子電池》標準。該標準在電池單體、電池模塊和電池簇進行了詳細規定，包括規格、技術要求、試驗方法和檢驗規則等方面，為電力儲能用鋰離子電池的設計、制造、試驗和檢測、運行、維護和檢修規則等方面提供了重要依據。盡管GB/T 36276-2018標準增強了儲能安全監管，但仍有大量安全事故頻，如2021年4月16日位于北京“大紅門”儲能電站發生起火爆炸，事故造成1人遇難，2名消防員犧牲。儲能電池市場的快速發展和技術不斷進步，舊標準在某些方面已難以滿足當前需求，特別是在安全性、耐久性和環境適應性。
基于此，國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會于2023年12月28日發布了最新的GB/T 36276-2023《電力儲能用鋰離子電池》，該標準在2024年7月1日起正式實施。新標準在保持舊版本基本結構不變的基礎上，對技術條件和測試要求進行了全面的升級和完善，尤其是新增過載、振動、高海拔絕緣性與耐壓性能等六項安全性能試驗，同時刪除了多項試驗的測試方法以及技術要求，有效解決了舊版使用方法存在得到試驗流程不明確、技術要求不合理、數據指導價值較低等問題。
本文通過系統性地對比和分析GB/T 36276-2023和GB/T 36276-2018這兩個版本的標準，深入剖析新舊標準在不同層級的關鍵差異，同時，針對現有儲能產品依據新標準開展檢測，結合重要性能指標實測數據結果，揭示標準更新要點，助力企業在新標背景下及時調整生產策略，優化產品設計，以滿足新標準要求。
新舊標準差異分析
1、基本差異
1.適用范圍增大
舊版標準僅適用于電池單體和電池模塊，而新版標準將電池簇納入使用范圍內。
2.樣品數量和周期
新版標準單體、電池模塊和電池簇的樣品型式試驗數量增多，周期加長，如表1所示。
表1 樣品數量和測試周期
3.編碼
新版標準將規格”更改為“編碼”，增加了電池正/負極材料、電解質類型、殼體類型、電池冷卻方式、電池型號5項信息。
4.工作環境
新標準增電池工作環境溫度、濕度、海拔等要求。
5.外觀、尺寸和質量檢驗
新增尺寸偏差與質量偏差的定量技術要求，增加了體積能量密度和質量能量密度的要求。
6.試驗線路連接
新版標準規定進行電池模塊的電性能測試時應“電池模塊和電池單體的正負極與試驗設備通過電壓數據采樣線連接，形成電壓數據采集回路”，即模塊單體電壓采集使用直采模式，不再允許使用Can通訊采集。
2、關鍵差異
1.術語新增循環次數定義
新版標準增加了額定功率充放電循環次數定義，即規定條件下電池以額定充放電功率循環充放電時，充放電能量衰減至額定充放電能量時的循環次數保證值。該項術語的增加意味著電池制造商在電池設計初期不僅要考慮如何提高電池容量，還要想辦法減緩電池衰減，這無疑表現新標準對電池的性能要求更嚴格。
2.測試項目
為了清晰對比新舊版標準中測試項目的差異，列出新舊標準的新增或刪除項目、具體參數變化，歸類了電池不同層級的適用范圍，并逐一進行詳細討論與分析。
首先電池單體新增了45 ℃和5 ℃的初始充放電能量測試，同時新增了高海拔、功率特性試驗及4P過載試驗，對容量保持率要求也更為嚴格，具體表現為能量保持與能量恢復為在45 ℃下靜置30 天，在50% SOC狀態下50 ℃下存放30 天驗證貯存特性。
其次，電池模塊在初始充放電能量項目上與電池單體相同，新增了在45 ℃和5 ℃的初始充放電能量測試。此外，還新增了高海拔絕緣性能試驗、高海拔耐壓性能試驗、振動性能試驗及液冷管路耐壓性能試驗。對電池老化、擠壓、跌落方面都加深了技術要求，值得注意的是，對電池模塊級別的熱擴散性能也進行了明確規定，具體的要求電池模塊內任一電池單體溫度升高后溫度升高后，不應出發其他電池單體發生熱失控，不應起火、爆炸。這也進一步加強了對電池熱安全領域的監督和管理。
最后電池簇的測試項目新增了安全保護功能試驗、高海拔絕緣性試驗、高海拔耐壓性能試驗及液冷管路耐壓試驗，由此可見針對電池簇的極端環境適應要求也更高，新增液冷管路耐壓試驗和安全保護功能試驗的目的也是進一步加強電池的整體安全性。
由此可知，在電池不同層級測試中，電池在變溫下的初始充放電性能、倍率性能、能量保持率、高低溫適應性及貯存性能備受關注，由于鋰離子電池在低溫工作環境下，電解液黏度會增大，鋰離子遷移阻力變大，導致電性能顯著下降，具體表現為充電時間延長、充放電量減少、電池容量變小以及掉電速度加快，這直接影響新能源汽車的續駛里程。而當電池處于高溫環境中時，鋰離子遷移過程容易發熱，這會導致電池內部溫度升高，可能引發一系列負面效應，如電池老化加速、容量損失、副反應增多等，因此在電池測試中，對鋰離子電池在不同溫度條件下的性能表現、貯存特性、高溫和低溫環境適應性進行全面評估至關重要。新標準的實施有助于了解電池在不同使用環境下的適應性和可靠性，為電池的設計、生產和應用提供重要參考。
表2 電池不同層級的測試項目對比情況
儲能產品實測結果
為進一步評估新標準下現有儲能產品是否滿足要求，對某企業的儲能電池產品的模塊開展GB/T 36276-2023測試，重點關注不同溫度下的初始充放電性能、倍率性能、能量保持率、高低溫適應性及貯存性能這幾個關鍵測試項目的結果。常溫、高低溫下電池的容量測試結果如圖1所示，由圖1（a）中可知該模塊的平均能量效率大于94.4%，滿足標準要求。從圖1（b）高低溫測試結果中可知電池隨溫度升高其能量密度也不斷增大，在45 ℃時表現最佳，這是由于溫度升高會加快電池內部的化學反應速率、內阻下降及鋰離子遷移率增大，從而提高了電池的能量密度。圖1（c）充放電極差平均值不大于初始充放電能量平均值的4.5%，也符合新標準的要求。此次新標增加了5 ℃和45 ℃的溫度測試是為了更全面的評估電池產品的環境適應性、性能符合性、可靠性和效率要求，確保電池在實際應用中的安全性和穩定性。
針對新標中模塊倍率性能的改變主要包括測試工況和能量效率的提升，目的是為了滿足市場對高性能電池的需求，同時提高電池安全和可靠性。如圖2所示，以恒定功率P進行倍率放電時，能量效率大于90%，而在2P 條件下，充放電能量保持率均大于95%，其中充電能量保持率為103.7%，放電能量保持率為99.3%，符合新標測試要求。
圖1 常溫、高低溫下電池的容量測試結果
圖2 電池倍率性能
隨著新型電池材料研發，原有能量保持能力評估標準可能無法準確反映電池的實際情況，標準更新目的是提高電池的能量保持能力，為消費者和制造商提供更可靠的參考。由圖3可知，該模塊充電能量恢復率為98%，大于新標準要求的95%，放電能量恢復率為99.2%，大于新標準要求的95%，該模塊的容量保持率表現優異。
圖3 電池能量保持能力
新標準對電池高低溫適應性測試變更是為了確保電力儲能用鋰離子電池在極端溫度條件下的性能和安全性。如圖4所示，該模塊在高溫靜置后能量效率為95.4%，大于新標準要求的94%，而在低溫靜置后能量效率為95.4%，大于標準要求的94%，該模塊表現出優異的高低溫穩定性。
圖4 電池高低溫適應性
為了確保電池在長時間的儲存過程中能夠保持良好的電性能和安全性，新標準對電池的貯存性能也提出了更高的要求。如圖5所示，該模塊在30天后的充放電能量恢復率均＞95%，其中充電能量恢復率為97.1%，放電能量恢復率為98.5%，符合新標準試驗要求。
圖5 電池貯存性能
此外，需要絕熱溫升特性，新標中規定電池單體絕熱溫升特性應滿足下列要求：a）表面溫度小于或等于電池單體高溫一級報警溫度時，溫升速率小于0.02 ℃/min；b）不起火，不爆炸，不在防爆閥或泄壓點之外的位置發生破裂。由此可見，電池的熱失控測試也更為嚴苛。
總 結
本文以GB/T 36276標準的新舊差異為研究對象，結合了某企業儲能產品的關鍵測試項目進行了分析，闡明了當前新標的測試項目更新要點和新規下產品的合格情況。主要的總結如下：
1）新標準在單體、模塊、電池簇的不同層級都進行了更新，尤其是針對高低溫電性能、倍率性能、貯存性能、能量保持能力熱失控等方面拔高了測試要求。
2）新標準下該企業的儲能產品滿足要求，表現出良好的電性能。
3）在產品設計模塊，建議注重電池壽命和熱管理，持續關注國際標準動態，加強自主研發，推動儲能產業健康發展。
引用本文：
王昆樺,黃鯤,張思瑤，陳澤彥，陳軍，唐昕雅.GB/T 36276《電力儲能用鋰離子電池》新舊標準差異研究[J].環境技術,2024,42(10):39-44.
來源：環境技術核心期刊
