《电力储能用超级电容器》

ICS27.180

F19

备案号：XXXXX-2019NB

中华人民共和国能源行业标准

NB/TXXXXX—2019

电力储能用超级电容器

Supercapacitorsforenergystorageinthepowersector

点击此处添加与国际标准一致性程度的标识

文稿版次选择

（本稿完成日期：2019-8-5）

2018-11-05发布XXXX-XX-XX实施

201*-**-**发布

NB/TXXXXX—201*

II

NB/TXXXXX—201*

电力储能用超级电容器

1.范围

本标准规定了电力储能用超级电容器的规格、技术要求和检验规则等内容。

本标准适用于电力储能用超级电容器单体和模组。

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。

GB/T191包装储运图示标志

GB/T34870.1-2017超级电容器第1部分：总则

3.术语、定义和符号

下列术语、定义和符号适用于本文件。

3.1超级电容器supercapacitor

一种电化学储能器件，性能介于物理电容器和蓄电池之间，至少有一个电极主要是通过电极/电解

液界面形成的双电层电容或电极表面快速氧化还原反应形成的赝电容实现储能，在恒流充电或放电过程

中其电压与时间的关系曲线通常近似于线性。在本标准中，“电容器”一词是当不需要特别强调“超级

电容器”时的用语。

3.2双电层超级电容器electricdouble-layersupercapacitor

采用高比表面积材料作为电极主要材料，通过极化电解液形成双电层来储能的一类超级电容器，无

法拉第反应，在恒流充放电过程中其电压与时间的关系曲线近似于线性，最低可放电至0V。

3.3混合型超级电容器hybridsupercapacitor

一极是双电层、另一极是非完全双电层的超级电容器。

3.4电池型超级电容器battery-typesupercapacitor

正、负极均为非完全双电层的超级电容器。

1

NB/TXXXXX—201*

3.5额定充电功率ratedchargepower

在规定试验条件和试验方法下，电容器可持续工作一定时间的充电功率。

3.6额定放电功率rateddischargepower

在规定试验条件和试验方法下，电容器可持续工作一定时间的放电功率。

3.7初始化充电initialcharge

在规定试验条件和试验方法下，使电容器充电状态初始化的过程。

3.8初始化放电initialdischarge

在规定试验条件和试验方法下，使电容器放电状态初始化的过程。

3.9额定充电能量ratedchargingenergy

在规定试验条件和试验方法下，初始化放电的电容器以额定充电功率充电至充电终止电压时的充电

能量。

3.10额定放电能量rateddischargingenergy

在规定试验条件和试验方法下，初始化充电的电容器以额定放电功率放电至放电终止电压时的放电

能量。

3.11初始充电能量initialchargingenergy

电容器在规定试验条件和试验方法下测得的充电能量。

3.12初始放电能量initialdischargingenergy

电容器在规定试验条件和试验方法下测得的放电能量。

3.13能量效率energyefficiency

在规定试验条件和试验方法下，电容器的放电能量与充电能量的比值，用百分数表示。

3.14能量保持率retentionrateofenergy

在规定试验条件和试验方法下，电容器的充电能量、放电能量分别与初始充电能量、初始放电能量

的比值，用百分数表示。

2

NB/TXXXXX—201*

3.15能量恢复率recoveryrateofenergy

电容器储存或开路静置后，在规定试验条件和试验方法下测得的充电能量、放电能量分别与初始充

电能量、初始放电能量的比值，用百分数表示。

3.16起火fire

电容器任何部位发生持续时间大于1s的燃烧。火花及拉弧不属于燃烧。

3.17爆炸explosion

电容器壳体破裂，伴随剧烈响声，且有固体物质等主要成分抛射（安全阀正常开启不包括在此内）。

3.18漏液leakage

电容器内部液体泄漏到电容器壳体外部。

3.19符号

n：电容器的额定充电分钟率，其数值等于电容器的（额定充电能量/额定充电功率）*60，宜从下

列数值中选取：0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、12、15、20。

n’：电容器的额定放电分钟率，其数值等于电容器的（额定放电能量/额定放电功率）*60，宜从下

列数值中选取：0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、12、15、20。

UR：额定电压，设计时所规定的电容器的最高工作电压，单位为V。

Umin：最低工作电压，对于双电层电容器，Umin=0.5UR，单位为V。

Eicn：n分钟率初始充电能量，电容器单体和模组的单位为W·h。

Eidn'：n'分钟率初始放电能量，电容器单体和模组的单位为W·h。

Ercn：n分钟率额定充电能量，电容器单体和模组的单位为W·h。

Erdn'：n'分钟率额定放电能量，电容器单体和模组的单位为W·h。

Prcn：n分钟率额定充电功率，电容器单体的单位为W，电容器模组的单位为kW。

Prdn'：n'分钟率额定放电功率，电容器单体的单位为W，电容器模组的单位为kW。

4.规格

电力储能用超级电容器的规格信息应采用易识别易读取的编码或文本形式标示于产品外观或铭牌，

规格的标识应符合下列规则：

3

NB/TXXXXX—201*

xSC-Level-EESUmin-UR-Prcn-Prdn'-Ercn-Erdn'

额定放电能量

额定充电能量

额定放电功率

额定充电功率

额定电压

最低工作电压

电力储能用

层级（Cell/Module）

超级电容器（双电层D、混合型H和电池型B）

示例1：双电层电容器单体，电力储能用，最低工作电压1.35V，额定电压2.7V，额定充电功率135W，

额定放电功率135W，额定充电能量2.2W·h，额定放电能量2.1W·h，标识为：DSC-Cell-EES1.35V-2.7V-135

W-135W-2.2W·h-2.1W·h。

示例2：混合型电容器单体，电力储能用，最低工作电压2.2V，额定电压3.8V，额定充电功率150W，

额定放电功率200W，额定充电能量3.2W·h，额定放电能量3.0W·h，标识为：HSC-Cell-EES2.2V-3.8V-150

W-200W-3.2W·h-3.0W·h。

示例3：电池型电容器模组，电力储能用，最低工作电压12.5V，额定电压20V，额定充电功率0.8kW，

额定放电功率1.2kW，额定充电能量65W·h，额定放电能量62W·h，标识为：BSC-Module-EES12.5V-20V-0.8

kW-1.2kW-65W·h-62W·h。

5.技术要求

5.1电容器单体

5.1.1外观

电容器单体的外观不得有变形及裂纹，表面平整无毛刺、干燥、无外伤、无污物，且标识清晰、正

确。

5.1.2极性

电容器单体端子极性标识应正确、清晰。

5.1.3外形尺寸及质量

外形尺寸、质量应与电容器单体技术规格数据一致。

5.1.4初始充放电能量

电容器单体初始充放电能量应符合下列要求：

4

NB/TXXXXX—201*

a)初始充电能量应不小于额定充电能量；

b)初始放电能量应不小于额定放电能量；

c)能量效率应不小于91%；

d)试验样品的初始充电能量的极差平均值不大于初始充电能量平均值的8%。

e)试验样品的初始放电能量的极差平均值不大于初始放电能量平均值的8%。

5.1.5倍率充放电性能

电容器单体倍率充放电性能应符合表1所列要求。

表1电容器单体的倍率充放电性能技术要求

电容器单相对于Prcn充电条件下充电相对于Prdn'放电条件下放电

充、放电功率能量效率

体类型能量的比值能量的比值

2Prcn，2Prdn'≥95%≥95%≥92%

双电层

4Prcn，4Prdn'≥92%≥92%≥90%

2Prcn，2Prdn'≥93%≥93%≥90%

混合型

4Prcn，4Prdn'≥90%≥90%≥86%

2Prcn，2Prdn'≥91%≥91%≥87%

电池型

4Prcn，4Prdn'≥88%≥88%≥82%

5.1.6高温充放电性能

电容器单体在(65±2)C下的高温充放电性能应符合表2所列要求。

表2电容器单体高温充放电性能技术要求

电容器类型相对于初始充电能量的比值相对于初始放电能量的比值能量效率

双电层≥98%≥98%≥93%

混合型≥98%≥98%≥93%

电池型≥98%≥98%≥91%

5.1.7低温充放电性能

电容器单体在(-20±2)C下的低温充放电性能应符合表3所列要求。

表3电容器单体低温充放电性能技术要求

电容器类型相对于初始充电能量的比值相对于初始放电能量的比值能量效率

双电层≥90%≥85%≥85%

混合型≥70%≥65%≥75%

电池型≥60%≥55%≥70%

5.1.8能量保持与恢复能力

电容器单体初始化充电后，在(25±2)C下开路静置7d，其能量保持与恢复能力应符合表4所列要

求。

表4电容器单体能量保持与恢复能力技术要求

5

NB/TXXXXX—201*

电容器类型能量保持率充电能量恢复率放电能量恢复率

双电层≥40%≥96%≥96%

混合型≥88%≥95%≥95%

电池型≥90%≥94%≥94%

5.1.9循环性能

电容器单体循环性能应符合表5所列要求。

表5电容器单体循环性能技术要求

电容器类型循环次数充电能量保持率放电能量保持率

双电层20000≥93%≥92%

混合型10000≥93%≥92%

电池型5000≥93%≥92%

5.1.10高温老化性能

电容器单体在(65±2)C下保持额定电压储存1000h，恢复到室温后其充、放电能量应符合表6所

列要求。

表6电容器单体高温老化性能技术要求

电容器类型充电能量保持率放电能量保持率

双电层≥83%≥82%

混合型≥82%≥81%

电池型≥81%≥80%

5.1.11安全性能

5.1.11.1过充电

将电容器单体充电至电压达到充电终止电压的1.5倍或者过充量达到额定充电能量的100%，不应

起火、爆炸。

5.1.11.2过放电

将电容器单体放电至电压达到0V后，继续强制放电至过放量达到额定放电能量的50%，不应起火、

爆炸、漏液。

5.1.11.3短路

将初始化充电的电容器单体正、负极经外部短路10min，不应起火、爆炸。

5.1.11.4跌落

将初始化充电的电容器单体的正极或负极端子朝下从1.5m高度处自由跌落到水泥地面上1次，不

应起火、爆炸、漏液。

6

NB/TXXXXX—201*

5.1.11.5挤压

将初始化充电的电容器单体挤压至电压达到0V或单体破裂，不应起火、爆炸。

5.1.11.6加热

将初始化充电的电容器单体以5C/min的速率由环境温度升至(130±2)C并保持30min，不应起火、

爆炸。

5.1.11.7低气压

将初始化充电的电容器单体在11.6kPa的低气压环境中静置6h，不应起火、爆炸、漏液。

5.1.11.8热失控

触发电容器单体达到热失控的判定条件，不应起火、爆炸。

5.2电容器模组

5.2.1外观

电容器模组的外观不得有变形及裂纹，表面应干燥、无外伤、无污物，排列整齐、连接可靠，且标

识清晰、正确。

5.2.2极性

电容器模组的端子极性标识应正确、清晰。

5.2.3外形尺寸及质量

外形尺寸、质量应与电容器模组技术规格数据一致。

5.2.4初始充放电能量

电容器模组初始充放电能量应符合下列要求：

a)初始充电能量不小于额定充电能量；

b)初始放电能量不小于额定放电能量；

c)能量效率不小于91%；

d)试验样品的初始充电能量的极差平均值不大于初始充电能量平均值的8%；

e)试验样品的初始放电能量的极差平均值不大于初始放电能量平均值的8%。

5.2.5倍率充放电性能

电容器模组倍率充放电性能应符合表7所列要求。

表7电容器模组的倍率充放电性能技术要求

电容器模相对于Prcn充电条件下充电相对于Prdn'放电条件下放电

充、放电功率能量效率

组类型能量的比值能量的比值

7

NB/TXXXXX—201*

2Prcn，2Prdn'≥95%≥95%≥92%

双电层

4Prcn，4Prdn'≥91%≥91%≥88%

2Prcn，2Prdn'≥92%≥92%≥89%

混合型

4Prcn，4Prdn'≥90%≥90%≥84%

2Prcn，2Prdn'≥90%≥90%≥86%

电池型

4Prcn，4Prdn'≥88%≥88%≥82%

5.2.6高温充放电性能

电容器模组在(65±2)C下的高温充放电性能应符合表8所列要求。

8

NB/TXXXXX—201*

表8电容器模组高温充放电性能技术要求

电容器模组

相对于初始充电能量的比值相对于初始放电能量的比值能量效率

类型

双电层≥98%≥98%≥93%

混合型≥98%≥98%≥92%

电池型≥98%≥98%≥90%

5.2.7低温充放电性能

电容器模组在(-20±2)C下的低温充放电性能应符合表9所列要求。

表9电容器模组低温充放电性能技术要求

电容器模组

相对于初始充电能量的比值相对于初始放电能量的比值能量效率

类型

双电层≥90%≥85%≥85%

混合型≥70%≥65%≥75%

电池型≥60%≥55%≥70%

5.2.8能量保持与恢复能力

电容器模组初始化充电后，在(25±2)C下开路静置7d，其能量保持与恢复能力应符合表10所列要

求。

表10电容器模组能量保持与恢复能力技术要求

电容器模组类型能量保持率充电能量恢复率放电能量恢复率

双电层≥40%≥96%≥96%

混合型≥88%≥95%≥94%

电池型≥90%≥93%≥92%

5.2.9绝缘性能

按最高工作电压计算，电容器模组正极与外部裸露可导电部分之间、电容器模组负极与外部裸露可

导电部分之间的绝缘电阻均不应小于1000/V。

5.2.10耐压性能

在电容器模组正极与外部裸露可导电部分之间、电容器模组负极与外部裸露可导电部分之间施加相

应的电压，不应发生击穿或闪络现象。

5.2.11循环性能

电容器模组的循环性能应符合表11所列要求。

9

NB/TXXXXX—201*

表11电容器模组循环性能技术要求

电容器模组类型循环次数充电能量保持率放电能量保持率

双电层10000≥95%≥94%

混合型5000≥95%≥94%

电池型2500≥95%≥94%

5.2.12安全性能

5.2.12.1过充电

将电容器模组充电至其电压达到模组充电终止电压的2倍或过充量达到额定充电能量的100%，不

应起火、爆炸。

5.2.12.2过放电

将电容器模组放电至任一电容器单体电压达到0V，继续强制放电至过放量达到额定放电能量的

50%，不应起火、爆炸、漏液。

5.2.12.3短路

将初始化充电的电容器模组正、负极经外部短路10min，不应起火、爆炸。

5.2.12.4跌落

将初始化充电的电容器模组的正极或负极端子朝下从1.2m高度处自由跌落到水泥地面上1次，不

应起火、爆炸、漏液。

5.2.12.5挤压

将电容器模组挤压至变形量达到30%，或挤压力达到模组质量的1000倍和500kN中较大值，不

应起火、爆炸。

5.2.12.6加热

将初始化充电的电容器模组以5C/min的速率由环境温度升至(130±2)C并保持30min，不应起火、

爆炸。

5.2.12.7盐雾与高温高湿

a)在海洋性气候条件下应用的电容器模组应满足盐雾性能要求，在喷雾-贮存循环条件下，不应起

火、爆炸、漏液，外壳应无破裂现象；

b)在非海洋性气候条件下应用的电容器模组应满足高温高湿性能要求，在高温高湿贮存条件下，

不应起火、爆炸、漏液，外壳应无破裂现象。

5.2.12.8热失控扩散

将电容器模组中特定位置的电容器单体触发达到热失控的判定条件，不应起火、爆炸，不应发生热

10

NB/TXXXXX—201*

失控扩散。

6.检验规则

6.1检验分类和检验项目

检验分为出厂检验和型式试验，检验分类和检验项目应符合表12的规定。

表12检验分类和检验项目

样品数量/只

试验样品序号试验项目出厂检验型式试验

出厂检验型式试验

1外观检验√√全检全检

2极性检测√√全检全检

3外形尺寸和质量测量√全检

4初始充放电能量试验√√全检全检

5倍率充放电性能试验√2

6高温充放电性能试验√2

7低温充放电性能试验√2

8能量保持与恢复能力试验√2

电容器单9循环性能试验√2

体10高温老化性能试验√2

11过充电试验√2

12过放电试验√2

13短路试验√2

14跌落试验√2

15挤压试验√2

16加热试验√2

17低气压试验√2

18热失控试验√2

电容器模1外观检验√√全检全检

组

11

NB/TXXXXX—201*

2极性检测√√全检全检

3外形尺寸和质量测量√√抽检2%全检

4初始充放电能量试验√√抽检2%全检

5倍率充放电性能试验√1

6高温充放电性能试验√1

7低温充放电性能试验√1

8能量保持与恢复能力试验√1

9绝缘性能试验√√全检1

10耐压性能试验√√全检1

11循环性能试验√1

12过放电试验√1

13过充电试验√