GBT 43695-2024 锂离子电池和电池组能源转换效率要求和测量方法标准立项发展报告

锂离子电池和电池组能源转换效率要求和测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RequirementsandMeasurementMethodsforEnergyConversionEfficiencyofLithium-ionBatteriesandBatteryPacks摘要关键词：锂离子电池；能源转换效率；测量方法；国家标准；GB/T43695-2024；标准化Keywords:Lithium-ionBattery;EnergyConversionEfficiency;MeasurementMethod;NationalStandard;GB/T43695-2024;Standardization1引言1.1编制背景锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命、低自放电率及环境友好等优势，自20世纪90年代商业化以来，已逐步成为全球电能存储领域的主流技术路线。据中国汽车动力电池产业创新联盟统计，2023年我国锂离子电池产量超过940GWh，同比增长约25%，全球市场占有率超过60%。在产业规模持续扩大的同时，锂离子电池的能源转换效率问题日益凸显——充电过程中电能转化为化学能的效率、放电过程中化学能转化为电能的效率，以及充放电往返效率，直接决定了电池系统的实际可用能量和经济性。在GB/T43695-2024发布之前，我国锂离子电池领域已形成了较为完善的标准体系，包括GB/T31484《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》、GB/T31486《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》、GB38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》等国家标准，以及IEC62660系列、ISO12405系列等国际标准。然而，上述标准主要聚焦于电池的安全性能、循环寿命和基本电性能，未对能源转换效率的测试条件和评价方法作出系统规定。国际上，美国能源部（DOE）和日本JIS标准虽提出过部分效率测试框架，但均未形成统一、可操作的国家级标准规范。行业亟需制定专门的标准来统一能源转换效率的定义边界、测试工况和计算方法。1.2编制必要性能源转换效率标准的缺失带来了多重实际问题。首先，各电池生产企业在产品规格书中标注的"能量效率""充放电效率"等参数缺乏统一的测试基准，同一电池在不同企业测试条件下得到的效率值差异可达3%-5%，用户无法进行有效的横向比较。其次，储能系统集成商在进行系统设计时，由于缺乏准确的效率数据支撑，往往采用保守估计值，导致系统容量配置冗余或不足。再次，在新能源汽车续航里程标定、储能电站综合效率评估等应用场景中，不同测试方法带来的效率偏差直接影响终端产品的性能宣称和消费者体验。此外，随着电池回收利用和梯次利用产业的兴起，准确的效率评价指标对于退役电池的筛选分级亦具有重要意义。因此，制定统一的锂离子电池能源转换效率国家标准具有迫切的现实需求。2标准编制总体情况2.1标准基本信息-标准编号：GB/T43695-2024-标准名称：锂离子电池和电池组能源转换效率要求和测量方法-英文名称：Requirementsandmeasurementmethodsforenergyconversionefficiencyoflithium-ionbatteriesandbatterypacks-标准性质：推荐性国家标准-发布日期：2024年3月15日-实施日期：2024年10月1日-发布机构：国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会-标准类别：其他电池和蓄电池-ICS分类号：29.220.99（其他电池和蓄电池）-中国标准文献分类号：K82（化学电源）2.2编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）科学性：标准的各项技术指标和测试方法均基于大量的实验验证数据，确保测试结果的准确性、可重复性和可再现性。（2）协调性：在技术内容上与GB/T31484、GB/T31486、IEC62660等现行有效标准保持协调一致，避免术语定义和测试条件的冲突。（3）适用性：充分考虑不同应用场景（电动汽车、储能、消费电子等）下电池产品的差异，合理设定效率要求的等级划分。（4）先进性：积极借鉴国际先进标准经验，同时结合我国锂离子电池产业发展实际，形成具有中国特色的技术指标体系。（5）规范性：严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求进行编写。2.3编制过程本标准的编制工作经历了以下主要阶段：（1）预研阶段（2021年1月-2021年6月）：全国碱性蓄电池标准化技术委员会组织行业专家开展前期调研，系统梳理国内外锂离子电池效率相关标准和文献，形成标准预研报告。（2）立项阶段（2021年7月-2021年12月）：完成标准建议书和标准草案的编制，通过专家论证，由国家标准化管理委员会批准立项。（3）起草阶段（2022年1月-2022年12月）：成立标准起草工作组，召开多次工作组会议，对标准草案进行反复讨论和修改，形成征求意见稿。工作组选取了涵盖方形、圆柱、软包等不同结构形式，磷酸铁锂、三元材料等不同正极体系的典型电池产品开展实验室间比对试验，累计完成超过500组测试数据，为标准技术指标的确定提供了数据支撑。（4）征求意见阶段（2023年1月-2023年6月）：通过全国标准信息公共服务平台向社会公开征求意见，同时向行业内主要企业、科研院所、检测机构定向征询意见，共收到反馈意见120余条，采纳和部分采纳90余条。（5）审查报批阶段（2023年7月-2024年3月）：完成标准送审稿的技术审查和报批稿的编制工作，2024年3月15日由国家标准委正式发布。3标准主要内容3.1术语和定义标准界定了以下核心术语：-充电能量：在规定的充电条件下，电池（组）从充电设备获取的电能，单位为瓦时（Wh）。-放电能量：在规定的放电条件下，电池（组）向负载输出的电能，单位为瓦时（Wh）。-能源转换效率：电池（组）放电能量与充电能量的比值，以百分数表示。该定义涵盖了电池在充放电过程中的全部能量损耗，包括极化损耗、欧姆损耗和副反应损耗等。-标称能量：制造商规定的电池（组）在标准条件下的标称容量与标称电压的乘积。3.2技术要求标准根据不同的应用领域，将锂离子电池和电池组划分为三个类别：-Ⅰ类：用于电动汽车、电动自行车等动力应用场景；-Ⅱ类：用于储能电站、备用电源等储能应用场景；-Ⅲ类：用于便携式电子产品等消费类应用场景。对于不同类别的产品，标准规定了差异化的能源转换效率限值要求和测试循环次数要求。值得注意的是，标准中明确规定效率测试应在电池（组）完成初始充放电活化后进行，以确保测试结果反映电池在正常使用状态下的真实性能水平。同时，标准针对动力电池、储能电池和消费电池分别规定的测试电流倍率和环境温度要求，充分考虑了不同应用场景的实际运行工况差异。3.3测量方法（1）测试条件标准规定了标准测试环境条件（温度25℃±2℃，相对湿度不超过75%），以及测试设备的精度要求（电压测量精度不低于0.5%，电流测量精度不低于0.5%，能量计量精度不低于1%）。对于高电压平台电池组（系统电压超过60V的），标准特别强调了测试系统的绝缘防护和安全操作要求，并规定了测试系统的绝缘电阻应不小于1MΩ/V。（2）测试流程标准的测试流程主要包括以下步骤：①电池（组）在标准环境条件下静置适当时间（不少于2h），使电池温度与环境温度达到平衡；②以制造商规定的充电方式将电池（组）充电至规定的截止条件（充电截止电压或充电截止电流），并记录充电能量；③静置适当时间（不少于10min，建议静置30min以充分消除极化影响）；④以规定的放电倍率恒流放电至放电截止条件（放电截止电压），记录放电能量；⑤计算能源转换效率：η=（放电能量/充电能量）×100%。针对电池组（包含电池管理系统），标准规定充电方式应遵循制造商规定的充电策略。同时，标准对测量次数和数据处理方式提出了明确要求：试验应至少进行3次有效测量，测量结果取算术平均值作为最终报告值，单次测量值与平均值之间的相对偏差不得超过±2%，否则应重新试验并分析偏差原因。（3）试验报告标准规定了试验报告应包含的内容，包括样品信息、测试条件、测试设备信息、测试结果数据、效率计算结果、试验人员及日期等信息，以确保测试过程的可追溯性。标准附有资料性附录，给出了试验报告的推荐格式和能源转换效率计算示例，为标准使用者提供了直观的操作指引。4主要参与单位介绍4.1中国电子技术标准化研究院中国电子技术标准化研究院（电子标准院，CESI）创建于1963年，是工业和信息化部直属的正局级事业单位，也是我国电子信息领域标准化工作的核心支撑机构。电子标准院是国家标准化管理委员会批准设立的全国碱性蓄电池标准化技术委员会（SAC/TC77）秘书处承担单位，是我国化学电源标准体系建设的牵头机构，在电池领域标准制定方面拥有深厚的技术积累和丰富的实践经验。多年来，中国电子技术标准化研究院承担了锂离子电池领域多项重要标准的制修订工作，主导或参与制定发布了GB31241《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》、GB/T18287《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》、GB/T34014《汽车动力蓄电池编码规则》等数十项国家标准和行业标准，构建了覆盖安全、性能、循环利用等维度的较为完善的锂离子电池标准体系。在GB/T43695-2024的制定过程中，中国电子技术标准化研究院作为标准起草工作组的组长单位，负责标准的总体架构设计、技术方案制定、试验验证组织以及标准文本的起草和修改完善工作。研究院充分发挥其在电池检测领域的技术优势，依托国家电池产品质量监督检验中心等权威检测平台，组织开展了大规模实验室间比对试验，为标准技术指标的确定提供了科学、可靠的数据基础。同时，研究院还积极推动标准的国际化衔接，确保我国标准在技术框架上与IEC等国际标准保持兼容。中国电子技术标准化研究院长期跟踪研究国际电信联盟（ITU）、国际电工委员会（IEC）等国际标准化组织在电池领域的标准化动态，为标准编制提供了坚实的国际视野和技术支撑，也为我国锂电池标准"走出去"积累了宝贵经验。5标准实施意义与行业影响GB/T43695-2024的实施为我国锂离子电池行业提供了统一的能源转换效率评价依据，将有效解决此前行业内效率标注混乱、数据不可比的问题。标准的实施有助于引导企业通过材料体系优化、结构设计改进和制造工艺提升来提高产品能源转换效率，推动行业从"容量竞赛"向"效率竞赛"转变，促进产业整体技术水平提升。5.2支撑"双碳"目标实现能源转换效率直接影响锂离子电池全生命周期的能耗水平。以电力储能领域为例，一个百兆瓦时的储能电站，电池能源转换效率每提升1个百分点，全生命周期可减少电能损耗约数千万瓦时，折合减少碳排放数千吨。本标准的发布将为储能系统效率评估提供权威依据，有助于提升能源利用效率，助力碳达峰、碳中和目标的实现。5.3促进国际贸易与交流统一的能源转换效率标准有助于消除国际贸易中的技术壁垒，提升我国锂离子电池产品的国际竞争力。同时，本标准的制定也填补了国际标准化组织在锂离子电池能源转换效率领域的标准空白，为后续国际标准的制定提供了"中国方案"。5.4支撑市场监管和消费者权益保护标准的实施为政府部门开展产品质量监督抽查提供了明确的技术依据，有助于打击虚标效率参数等不规范行为，保护消费者合法权益，营造公平竞争的市场环境。6结论与展望参考文献[1]GB/T43695-2024,锂离子电池和电池组能源转换效率要求和测量方法[S].北京:中国标准出版社,2024.[2]GB/T1.1-2020,标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则[S].北京:中国标准出版社,2020.[3]GB/T31484-2015,电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法[S].北京:中国标准出版社,2015.[4]GB/T31486-2015,电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法[S].北京:中国标准出版社,2015.[5]IEC62660-1:2018,Sec