2024高温二次电池 第3部分：钠基电池性能要求

3PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目次引言 III高温二次电池第3部分：钠基电池性能要求与试验 1范围 1规范性引用文件 1术语、定义及符号和缩略语 1环境使用条件 3性能要求 4性能试验 87标记 158运输、安装和维护规则 169文档 17参考文献 1——第1部分：通用要求；——第2部分：安全要求和测试；——第3部分:钠基电池性能要求与试验。PAGEPAGE10高温二次电池第3部分：钠基电池性能要求和试验范围1500v/或固定使用的钠基高温电池的性能要求和测试程序。钠基电池包括钠硫电池和钠镍氯电池;B。IEC60952IEC61982注：高温电池是电池内部最低工作温度在100℃以上的电化学系统。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。IEC62984-1:2020，高温二次电池-第1部分:一般要求IEC62984-2:2020，高温二次电池-第2部分:安全要求和试验术语、定义及符号和缩略语IEC62984-1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。电池结构的术语和定义见IEC62984-1:2020,3.1.电池功能的术语和定义IEC62984-1:2020,3.2及以下定义适用:剩余容量residualcapacity在特殊试验条件下，电池单元或电池在放电、运行或储存后的剩余容量放电电压dischargevoltage闭路电压Ud已弃用:带载电压放电时电池单元或电池两极的电压放电终止电压end-of-dischargevoltageend-of-dischargevoltagefinalvoltagecut-offvoltageend-pointvoltage电池放电终止时的额定电压open-circuitvoltagerelatedtocellsorbatteries>放电电流为零时电池单元或电池的电压电池续航能力batteryendurance在模拟特定工作条件的给定试验期间，电池的数值定义性能循环cycling在蓄电池上执行的一组操作，并以相同的顺序定期重复。注:在蓄电池中，这些操作可能包括一系列放电，然后是充电或充电后在特定条件下放电。这个顺序可能包括休息时间。升压充电boostcharge在短时间间隔内以大于正常值的电流或电压(对于特定的设计)施加的加速充电。恒流充电constantcurrentcharge无论电池电压或温度如何，电流保持在恒定值的充电两步充电twostepcharge应用于蓄电池的充电方法，使用两级充电率和反馈控制来启动从高充电率到低充电率的转换。恒压充电constantvoltagecharge无论充电电流和温度如何，电压都保持在恒定值的充电能效等级energyefficiencyη蓄电池放电时提供的电能与前一次充电时提供给电池的电能之比预热warm-up通过施加环境温度到其工作温度的热量来激活高温电池内的电池单元的过程冷却cool-down高温电池内的电池单元由其温度从工作范围降低到其所有活性物质都被灭活的值的失活过程冻融循环freeze-thawcycle由高温电池的预热和随后的冷却组成的循环符号和缩略语表1-符号和缩略语表格符号/缩略语全称参考BMS电池管理系统见IEC62984-1:2020,3.1.19BSS电池支持系统见IECr额定容量见IECDUT被测器件dn额定放电率X最大连续排放率R最大瞬态放电率t充电率见IEC62984-1:2020,3.2.12n额定充电率LTE长期耐久性PCS功率转换系统SOC荷电状态见IECd放电电压见3.2.17n额定电压见3.2.8r额定电池能量η能源效率见3.2.26环境使用条件通则见IEC62984-1:2020,4.1.静态安装的一般使用条件见IEC62984-1:2020,4.2.静态安装的特殊使用条件见IEC62984-1:2020,4.3.移动安装的一般使用条件见IEC62984-1:2020,4.4.移动安装的特殊使用条件见IEC62984-1:2020，4.5.性能要求电气要求标称电压高温钠基电池标称电压的优选值见表2。表2-电池标称电压优选值直流电压(伏特)电化学要求标称值Na-NiCl48110220400600Na-S48110192640768放电率通则标称放电率标称放电率是指在8h其中:n=（安培）r=安培小时）n8h最大连续放电率最大连续放电率（IdMAX）是指在不超过电池温度限制的情况下，电池的额定容量可以放电的最大连续电流。该值应由制造商声明并在铭牌上注明。最大持续放电率可以用功率（瓦特）来表示，而不是用电流（安培）来表示。最大瞬态放电率但是，如果制造商另有规定，在达到热限制或其他限制之前，可能会在短时间内超过最大放电率。最大瞬态放电率（IdTR）是指从规定条件开始，电池在一定时间内能够承受的最大放电电流。如果制造商声明最大瞬态放电率，则应在铭牌上标明相应的瞬态放电时间。允许制造商以放电功率而非放电电流来声明最大瞬态放电率。当规定IdTR时，瞬态放电时间的值至少为1min。制造商可规定最大瞬态放电率和时间的附加值，以更适合特定应用。充电率充电过程参考因此，充电过程中的限制主要是电化学性质的，并且与电池的安全操作限制有关。这由BMS中实现的控制算法管理。充电参考过程由制造商声明，并在电池文档中进行说明。这是电池规格所依据的充电过程。BMS需要管理整个充电过程，以避免对电池造成压力或损坏。标称充电率额定充电率(Itn)是指制造商规定的并在铭牌上注明的充电参考电流，用于在充电参考过程的第一阶段给电池充电，在此过程中，电池的所有规格都基于此。钠基高温电池的标称充电率用以下公式表示：其中，n=（安培）r=安培⋅小时）n8h升压充电率如果制造商另有规定，可以在充电第一阶段以更高的充电电流为钠基高温电池充电。这叫做升压充电。升压充电率是在充电过程的第一步中，在不超过电池内部电池单元的安全工作条件的情况下，可用于给电池充电的最大充电电流值。注：在这种情况下，第一次升压充电阶段结束时的充电状态将低于充电参考过程第一阶段结束时的充电状态。当制造商声明升压充电率时，应在铭牌上注明升压充电后可达到的相关最大荷电状态。额定电池能量电池能量的额定值（Wr）（见IEC62984-1：2020，3.2.3定义）通常以Wh表示，应由制造商声明并在铭牌上注明。在恒功率放电期间，在参考条件下测量电池能量。钠基电池辅助能耗辅助能耗包括所有对电化学电池充电不起作用但对电池的正确和安全行为是必要的电消耗，例如（参考IEC62984-1：2020，图1）：BMS/BSS电源；加热或冷却电池；冷却电子电路；为作为电池一部分的监控/通信电路供能。辅助能耗取决于各种因素，包括充放电周期和环境条件。制造商应根据第6.3.1条中给出的试验程序对参考条件下的典型能耗（代表一种典型应用）进行评估和测量。能效能效()(如第W（BMS/BMU/BSS）能量消耗之间的差额），Win是总充电能量（即充电能量与辅助（BMS/BMU/BSS）能量之和）。充电阶段的能耗，由以下公式表示：钠基高温电池的能效主要受辅助电路能耗的影响，其主要贡献是电池在工作温度范围内所消耗的能量。注：因此，钠基高温电池的能效较高，待机时间短。6.3.2根据6.3.2中给出的试验程序测量的能效应由制造商声明。持久性持久性是指电池在规定寿命内保持其初始能量含量的能力，包括充电/放电循环的时间或次数。要求钠基高温电池的能量含量降低值不超过表3所述值，其中根据允许的能量含量损失定义了两类性能，即3级和5级。表3–300次充放电循环后的最大允许能量损失电池类型LTE等级能量损失(α)All3≤3.0%5≤5.0%持久性试验的相关试验程序和评估标准见6.3.3。热要求通则钠基高温电池是基于一个电化学过程，在给定的温度范围内正常工作，但远远超过正常环境温度。（包含在电池单元中要求电池BMS自动执行电池内部温度的管理和控制，无需用户干预，以防止因人为错误而造成电池损坏的可能性。尤其是BMS应防止电池在其内部温度工作范围之外充电或放电。即使万一BMS失去电源，也必须确保以上。（预热和冷却预热BMSBMSBMS还要求在预热阶段防止电池充电或放电。冷却BMSBMSBMS还要求在冷却阶段和电池冷却时防止电池充电或放电。待机模式在这种状态下，电池完全可以工作，并可能进入任何充电或放电状态。在待机模式下，BMS要求电池内部温度自动保持在制造商规定的范围内。空闲模式在此模式下，电池不与外部电路交换能量（例如：断开），因此无法充电或放电。在这种模式下，BMS要求（由用户选择）驱动电池进入冷却过程，或者利用储存的能量使电池保持在工作温度范围内。这两种情况都是完全自动的。冻融循环由完全冷却和新的预热至工作温度组成的循环也称为冻融（循环）。性能试验试验分类见IEC62984-1：2020第6.1.1条试验目标选择型式试验用被测设备见IEC62984-1：2020第6.1.2.1条常规试验用被测设备见IEC62984-1：2020第6.1.2.2条特殊试验用被测设备见IEC62984-1：2020第6.1.2.3条现场试验用被测设备见IEC62984-1：2020第6.1.2.4条DUT内部温度见IEC62984-1：2020第6.1.3.1条试验前的充电条件见IEC62984-1：2020第6.1.3.2条测量设备电压测量见IEC62984-1：2020第6.1.4.1条电流测量见IEC62984-1：2020第6.1.4.2条温度测量见IEC62984-1：2020第6.1.4.3条湿度测量见IEC62984-1：2020第6.1.4.4条时间测量见IEC62984-1;2020第6.1.4.5条功率测量见IEC62984-1:2020第6.1.4.6条试验列表测试列表见表4。为了使长时间的试验能与其他试验并行进行，允许使用三种不同的试样进行型式试验，如表4所示。表4试验列表类别序号测试项目条款样品123例行试验1容量/能量含量组合测试6.4.1XXX型式试验2蓄电池辅助能耗测试6.3.1X3能效测试6.3.2X4最大连续放电率试验6.3.4X5最大瞬态放电率试验6.3.5X6升压充电率测试6.3.6X7长期耐久性试验6.3.3X特殊测试8冻融循环试验6.5.1X型式试验钠基电池辅助能耗试验试验持续时间为18h，将对辅助电路的典型日能耗进行评估。注：将测试持续时间延长至18h很重要，因为在充电、放电或待机状态下，功耗会发生变化，因此有必要在适当的时间跨度内对测量结果进行平均。试验前，应按照制造商声明的充电程序，将电池充电至100%SOC。试验开始时电池的状况如下：电池充电至100%SOC；内部温度应处于温度控制滞后的上限（在开/关控制的情况下）或设定点温度（在比例温度控制的情况下）；外部环境温度25℃+/-10℃。注：试验期间的外部环境温度必须在规定范围内，因为会影响试验结果。试验顺序：以标称放电率将电池放电至20SOC根据制造商声明的充电程序，将电池充电至100SOC从试验开始将电池待机18h，在此期间，电池的SOC应保持在100在整个试验过程中，应测量和计算辅助电路的能耗，并在试验报告中报告累计总能耗。注：在某些情况下（例如，BMS可能会从电池中消耗一些电源以供自供电），可能需要修改测试用的DUT，以便进行测量。能效试验此试验可与电池辅助能耗试验结合使用。试验前，应按照制造商声明的充电程序，将电池充电至100%SOC。试验开始时电池的状况如下：电池充电至100%SOC；内部温度应处于温度控制滞后的上限（在开/关控制的情况下）或设定点温度（在比例温度控制的情况下）；外部环境温度25℃+/-10℃。试验开始时，在标称放电率下放电至20%SOC电池放电的总能量应与辅助电路放电时消耗的能量一起记录。放电后，应观察待机时间，直到内部电池温度达到设定点温度周围的+/-5℃范围内的值。然后，应按照制造商声明的充电程序对电池充电，最高充电状态为100%SOC。充电总能量应与充电期间辅助电路消耗的能量一起记录。然后，应使用以下公式计算能效：其中，η=能效Wout=净放电能量（不含辅助能耗）Win=总充电能量Wdischarge=电池释放能量Waux,discharge=放电期间的辅助能耗Wcharge=电池充电能量Waux,charge=充电期间的辅助能耗耐久性试验通则该试验应在常规试验后在新电池上进行。试验由两个连续的顺序组成：RUN-INENDURANCE试验前，应根据制造商声明的充电程序，将电池充电至100%SOC。RUN-IN电池应以标称放电速率放电至20SOC。制造商可允许在较高电流下放电，以缩短试验持续时间。允许在恒定功率下进行放电，从而产生等效的放电持续时间。100SOC充放电顺序a）至b）应重复50次，以使电池容量稳定。应根据程序6.4.1测量电池的能量含量，并记录结果。该值称为W1。ENDURANCEe）6.3.3.2的充放电顺序a）至b）应重复300次。f）应根据程序6.4.1测量电池的能量含量，并记录结果。该值称为W2。评估标准:在6.3.3.2试验RUN-IN（d点结束时测得的能量含量W1值不得低于制造商声明的额定能量含量。总能量损失在表3规定的范围内，按下式计算：其中，W1是循环50次测得的电池能量W2是循环350次测得的电池能量α是表3中所述最大能量含量损失制造商必须在整个长期耐久性试验期间报告实际充电和放电率以及测量的蓄电池能量值。如果出于某些原因，要在同一试样上重复试验，则可省略RUN-IN顺序。最大连续放电率试验测试开始时电池的状况如下：电池应为100%SOC；外部环境温度25℃+/-10℃。试验程序：受试电池应按照制造商规定的最大放电率放电，直至达到0 %SOC评估标准：在放电过程中，不允许因报警条件而中断放电。最大瞬态放电率试验测试开始时电池的状况如下：电池应为100%SOC；外部环境温度25℃+/-10试验程序（见图1）：电池应以标称放电率放电至低于80SOC。然后在规定的持续时间内，将放电电流增加到最大瞬态放电率。然后，放电速率应恢复至标称放电速率，放电应持续直至20SOC。然后，在规定的瞬态放电时间内，放电速率应再次增加至额定最大瞬态放电率。e）然后，放电率应恢复到标称值，直到满足放电条件结束。如果由于电池尺寸的原因，在d)点期间满足放电结束条件，则应增加c)点的目标SOC，以便完成d)点。图1–瞬态放电试验评估标准：试验过程中不允许因热报警而中断放电。升压充电率试验测试开始时蓄电池的状况如下：电池应处于0%SOC；外部环境温度25℃+/-10℃。注：为便于试验，本试验可在最大持续放电率测试（6.3.4）结束时或最大瞬时放电率测试（6.3.5）之后进行。试验程序：电池应以等于制造商声明的升压充电率的恒定充电率进行充电，从0%SOC到BMS将切换至充电过程的第二步那点。应记录该过渡点的SOC。评估标准：在a）点记录的过渡点的SOC不得低于制造商为升压充电声明的最大允许SOC，且不得因充电过程相关警报而中断升压充电。常规试验容量/能量含量综合试验测试开始时电池的状况如下：电池应处于完全充电状态。注：当充电过程在达到上限截止电压而非100%SOC终止时，电池将处于完全充电状态。放电充电程序：放电方法1：电池应以5.1.2.2标称放电率规定的电流Idn完全放电，直到达到制造商规定的截止电压。应在放电过程中监测放电电流，并计算累积的安培小时数。在此放电期间测量的累计安培小时数是测试电池实际可用容量的测量值。其中，Wtest=能量含量值Ud(t)=试验期间电池放电电压Idn=电池标称放电率t0=放电起始点时间t1=放电终止点时间放电方法2：或者，也可以按照以下方程式，以恒定功率进行方法1的相同放电，其值等于通过乘以标称电压和标称放电率得到的值：其中，Ptest=恒功率放电值Un=电池标称电压Idn=电池标称放电率放电功率应保持在设定值的±1%范围内，并测量放电时间。充放电程序示例如图2所示。评估标准：

图2–容量试验示例测得的容量和能量不得低于制造厂规定的额定容量和能量，额定能量也应在铭牌上注明。2示例特殊试验冻融循环试验试验前，应按照制造商声明的充电程序，将电池充电至100%SOC。测试开始时电池的状态如下：电池充满电冻融程序：为了评估制造商声明的电池冻融循环的续航能力，应按照以下顺序进行冻融循环试验：80b）到c）6.4.1评估标准：总能量含量损失在表2规定的限值内，按下式计算：W1是在a）步骤测量的电池能量W2是在e）步骤测量呃电池能量α是表3所述的最大能量含量损失标记通则IEC62984-1：2020条款7.1适用。数据标记IEC62984-1：2020条款7.2适用，并有以下附加项目：j）标称放电率（Idn）k）标称充电率（Itn）l）额定能量（Idmax）n）η（LTE）3（a）（b）背景色应为黄色RAL1018或1021或1023。其他方面，如尺寸，字体，回收标志等，都是根据IEC62902规定。制造商可选择声明的其他项目：SOC。t）电池能够承受的冻融循环的额定次数。4

图3–钠基电池的标记关键词，：Na-Ni或Na-S：类型：序列号：年份：标称电压：额定能量：重量：额定温度范围：标称放电率：最大放电率：标称充电率：辅助能量消耗：效率：耐久性等级：3或5类：冻融循环额定数量：最大瞬态放电电流：瞬态放电时间运输、安装和维护规则运输

图4–数据板示例IEC62984-2：2020第8.1条适用，并有以下附加文本：应尽可能遵循说明书中制造商提供的运输建议。但是，制造商可允许电池在特定情况和特定条件下以活性状态移动。安装IEC62984-2：2020第8.2条适用，并有以下附加文本：应遵循说明书中制造商提供的安装说明。维护IEC62984-2：2020第8.3条适用。文档操作手册IEC62984-1第9.1条适用。试验报告应向客户提供例行试验报告的副本。见附件APAGEPAGE1A1

型式试验结果报告标准模板及DUT-报告说明型式试验(IEC62984-3)电池类型:类型编号:章节测试项目DUT编号试验结果通过/失败附检测报告6.3.1电池辅助能耗试验6.3.2能效试验6.3.4最大持续放电率试验6.3.5最大瞬态放电试验6.3.6升压充电率试验6.3.3耐久性试验附加说明试验报告1试验项目电池辅助能耗试验应用标准IEC62984-3:2020章节6.3.1日期DD/MM/YYYY条件温度:XX℃,湿度:XX %试验结果通过/失败::XXkWh试验人证明人批准人DUT信息试验详情2测试报告格式onIEC62984-3高温二次电池-第3部分:钠基电池-性能要求和试验试验对象:产品名称:: 住宅 产业 变电站 移:试验时间:FromMMDD,YYYYtoMMDD,YYYY试验地点:参考标准:IEC62984-3:2020试验项目:参考以下表格章节试验项目试验类别样品通过/失败#Kind6.4.1容量/能量含量综合试验常规试验6.3.1电池辅助能量消耗试验型式试验6.3.2能效试验6.3.4最大持续放电率试验6.3.5最大瞬态放电率试验6.3.6升压充电率试验6.3.3持久性试验6.5.1冻融循环试验特殊试验总试验结果:总试验结果:起草人审核人批准人签字签字签字名字,职位部门公司名称名字,职位部门公司名称名字,职位部门公司名称公司印章或标志公司印章或标志报告序号:签发日期:MMDD,YYYY试验项目:容量/能量含量综合试验t试验类别:□验 □ 验 □验□现场试验样品:□池 □模块试验标号:应用标准:IEC62984-3:2020章节:6.4.1试验前的试验条件:充电状态100%SOC试验过程:参考以下表格试验过程DC电流/功率截止条件测试项目测量仪器：参考测试仪器清单试验结果:检查项目描述标准试验结果DUT容量/能量测量并累计DUT试验中容量/能量不得低于制造商声明的额定容量/能量XXXkWh/moduleXXXXAh/module试验日期:MMDD,YYYY试验人员姓名,职位部门公司名称评估人员姓名,职位部门公司名称其他信息:参考以下图像或绘图图1所示。被测模块的铭牌图像或绘图图1所示。被测电池的铭牌测试设备表格设备名称制造商模型S/N校准到期使用评级准确率能源计数器XXXXXXXXXXXXMM-DD-YYYYXXXV±XX%XXA夹钳式传感器XXXXXXXXXXXXMM-DD-YYYYXXA±XX%数字万用表XXXXXXXXXXXXMM-DD-YYYYXXXmV±XX%...静电计XXXXXXXXXXXXMM-DD-YYYYXXXXV±XX%XXXXV±XX%PAGEPAGE1附件B技术描述B.1钠