《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》

NXCLTechnicalrequirementsandtestmethodsforlithium-ionbatteriesusedinlow-temperatureenergystorage在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》团体标准编制说明工作简况任务来源根据2024年5月宁夏材料研究学会下发的宁材学字[2024]8号“关于2024年第一批《铍铝铸件工业计算机层析成像（CT）检测方法》等8项团体标准立项的通知”要求，团体标准《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》由宁夏材料研究学会归口，计划编号为：T/NXCL2024008本标准主要起草单位为：博尔特新材料（银川）有限公司、北方民族大学、国家能源集团宁夏煤业有限责任公司洗选中心、中国科学院长春应用化学研究所、宁夏大学、山东科技大学、东莞理工学院、菏泽天宇锂电能源科技有限公司、湖南蒙达新能源材料有限公司。1.2项目背景随着国民经济的发展，对于低温工况下使用的锂离子电池需求快速提升。低温储能锂离子电池主要应用于军工航天、车载设备、极地科考、应急抢险、高寒储能、电力通信、公共安全、医疗电子、铁路、船舶、机器人、特种飞行器等领域。现行锂离子电池国家标准主要针对-20~60℃温度范围内的锂离子电池技术要求进行了规范，尚缺乏-20℃以下温度使用的锂离子电池的技术规范。为此，宁夏材料研究学会联合各相关单位起草了本标准。在本标准中，主要补充制定了低温储能场景下使用的锂离子电池在-20℃、-30℃、-40℃和-50℃温度下的技术要求及试验方法。1.3主要起草单位和起草人员及所做工作本标准由博尔特新材料（银川）有限公司、北方民族大学、国家能源集团宁夏煤业有限责任公司洗选中心、中国科学院长春应用化学研究所、宁夏大学、山东科技大学、东莞理工学院、菏泽天宇锂电能源科技有限公司、湖南蒙达新能源材料有限公司等多家产学研单位共同协作编制。企业单位提供生产实践经验与市场需求数据，高校及科研机构发挥理论研究与技术创新优势，形成跨领域协同编制机制。王北平：统筹标准编制工作，负责整体框架设计及关键技术指标的审核，性能指标核定；王兴蔚：主导低温放电性能、循环性能等核心指标的技术论证；侯佼：负责试验方法章节的起草与验证方案设计；刘朋：组织行业调研与数据收集，分析国内外相关标准差异；其他成员：分别承担术语定义梳理、规范性引用文件核查、文本格式校对、低温储能电池抽样组批测试、数据分析核对等工作。1.4主要工作过程a）立项阶段2024年4月，博尔特新材料（银川）有限公司、北方民族大学向宁夏材料研究学会提交了《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》团体标准制订的项目建议书、标准草案等材料。宁夏材料研究学会组织专家根据宁材学字[2024]04号《2024年度团体标准立项征集的公告》材料申报要求进行评审立项。2024年5月16日，宁夏材料研究学会发布了《关于2024年第一批《铍铝铸件工业计算机层析成像（CT）检测方法》等8项团体标准立项的通知》（宁材学字[2024]8号），正式下达该团体标准的制订任务，标准名称为《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》，项目计划编号为T/NXCL2024008，完成年限为2024年12月，技术归口单位为宁夏材料研究学会。b）起草阶段2024年4月上旬，成立了《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》标准编制组，确定了各成员的工作职能和任务，制定了工作计划和进度安排。2024年5月中旬，调研客户提出的低温储能锂离子电池的性能需求，并收集涉及低温电池及材料的相关标准，分析不能满足使用需求的痛点。2024年6月下旬，编制组完成低温储能锂离子电池的各项检测试验，提交了团体标准《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》。验证样品及验证报告交中国科学院长春应用化学研究所、菏泽天宇锂电能源科技有限公司、湖南蒙达新能源材料有限公司进行验证。c）征求意见阶段2025年4月下旬，就《低温储能锂离子电池的技术要求及试验方法》团体标准的标准文本和编制说明，征求宁夏碳谷能源科技股份有限公司、宁夏宁平志合新能源科技有限公司、青岛新清荣新材料有限公司、四川乾润新能源科技有限公司和内蒙古锦疆能源科技有限公司等单位的意见。征集到建议或意见的共15条，详见标准征求意见稿意见汇总处理表。标准编制的原则本标准遵循科学性、先进性、实用性原则。科学性：以大量低温环境下的电池性能试验数据为基础，确保技术指标客观可靠；先进性：参考国际先进低温电池技术，结合国内行业创新成果，提升标准技术水平；实用性：紧密贴合军工、储能等实际应用场景需求，明确可操作性的试验方法。主要试验或验证结果为验证标准中技术指标的合理性与可行性，编制组选取3种典型单体蓄电池（额定容量分别为10Ah、20Ah、50Ah）和3种蓄电池模块（额定容量分别为100Ah、200Ah、300Ah）进行了系统性试验验证，主要结果如下：3.1低温放电容量验证在-20℃、-30℃、-40℃、-50℃温度下进行放电容量测试。结果显示：单体蓄电池在-20℃、-30℃、-40℃、-50℃时放电比容量均在初始放电容量的97%、92%、87%、82%以上，均符合标准规定，具体数据见表1。蓄电池模块在-20℃、-30℃、-40℃、-50℃时放电比容量均在初始放电容量的95%、90%、85%、75%以上，均符合标准规定，具体数据见表1。表1典型单体蓄电池、蓄电池模块低温放电容量保持率电池编号容量保持率（%）-20℃-30℃-40℃-50℃1#（10Ah）99.294.589.384.12#（20Ah）98.794.188.983.73#（50Ah）97.292.587.482.34#（100Ah）97.692.887.578.25#（200Ah）96.691.786.676.86#（300Ah）95.390.485.275.33.2低温倍率放电性能验证对上述样品进行3I1电流下的低温倍率放电测试，结果表明：单体蓄电池在-20℃、-30℃、-40℃、-50℃时放电比容量均在初始放电容量的92%、87%、82%、75%以上，符合标准要求，具体数据见表2。蓄电池模块在-20℃、-30℃、-40℃、-50℃时放电比容量均在初始放电容量的90%、85%、80%、70%以上，符合标准要求，具体数据见表2。表2典型单体蓄电池、蓄电池模块在3I1电流下低温放电容量保持率电池编号容量保持率（%）-20℃-30℃-40℃-50℃1#（10Ah）93.889.283.579.02#（20Ah）93.288.783.078.63#（50Ah）92.287.182.377.24#（100Ah）92.386.781.972.55#（200Ah）91.386.081.171.86#（300Ah）90.185.280.270.33.3低温循环性能验证针对单体蓄电池和蓄电池模块在-20℃和-30℃下进行循环性能测试：单体蓄电池在-20℃循环500圈后，放电比容量不低于首周的85%；在-30℃循环500圈后，放电比容量不低于首周的75%，验证了标准中循环性能指标的合理性，详见图1。蓄电池模块在-20℃循环500圈后，放电比容量不低于首周的80%；在-30℃循环300圈后，放电比容量不低于首周的70%，验证了标准中循环性能指标的合理性，详见图1。图1典型单体蓄电池、蓄电池模块在-20℃、-30℃下循环500周容量保持率3.4低温荷电保持与容量恢复能力验证测试结果显示，单体蓄电池和蓄电池模块在各低温下的荷电保持率和容量恢复率均达到标准规定值。例如，单体蓄电池在-20℃时荷电保持率在85%以上，容量恢复率90%以上，说明标准设定的指标符合实际产品性能，具体数据见表3。表3典型单体蓄电池、蓄电池模块低温下的荷电保持率和容量恢复率电池编号荷电保持率（%）容量恢复率（%）-20℃-50℃-20℃-50℃1#（10Ah）88.568.292.372.12#（20Ah）88.067.792.071.83#（50Ah）87.367.391.671.54#（100Ah）86.666.591.271.15#（200Ah）85.965.890.770.76#（300Ah）85.365.390.470.33.5低温储存能力验证经28天低温储存后，所有样品均无膨胀、变形、漏液或破裂现象，容量恢复率均满足标准要求。其中单体蓄电池和蓄电池模块在-20℃时容量恢复率均在90%以上、-50℃时容量恢复率均在70%以上，验证了标准中低温储存能力指标的可行性，具体数据见表4。表4典型单体蓄电池、蓄电池模块低温储存28天后容量恢复率电池编号容量恢复率（%）-20℃-50℃1#（10Ah）93.572.82#（20Ah）93.372.53#（50Ah）93.072.14#（100Ah）92.771.55#（200Ah）91.671.06#（300Ah）90.870.5知识产权情况说明本文件不涉及专利问题。预期达到的社会效益等情况规范市场秩序：明确低温储能锂离子电池在-20℃以下极端温度环境的技术要求和试验方法，为生产企业提供统一的质量控制依据，避免因标准缺失导致的产品质量参差不齐问题，促进市场公平竞争。推动技术创新：标准中严格的低温性能指标将引导企业加大研发投入，专注于提升电池在极端低温下的放电容量、循环寿命等关键性能，推动低温储能电池材料、结构设计及制造工艺的技术创新，提升我国在该领域的技术水平。保障应用安全：针对低温储能电池应用场景的特殊性，标准对电池的外观、漏液、破裂等安全性能提出要求，同时规范了试验条件和方法，有助于确保电池在军工航天、极地科考、应急抢险等重要领域的安全可靠运行，降低安全风险。拓展应用领域：统一的标准将增强市场对低温储能锂离子电池的认可度，促进其在高寒储能、电力通信、特种飞行器等更多领域的应用，推动相关产业发展，为国民经济发展提供有力支撑。提升行业竞争力：本标准在参考国际先进标准的基础上，结合我国实际情况进行了本土化改进，部分指标高于国际同类标准，有助于提升我国低温储能锂离子电池产品的国际竞争力，推动产品走向国际市场。采用国际标准和国外先进标准的情况本标准在结构和内容上参考了IEC62660（电动汽车用锂离子电池）、UL1642（锂电池安全标准）等国际标准，结合我国低温储能电池应用特点，对低温性能测试方法进行本土化改进，属于非等效采用。在-40℃以下超低温性能指标方面，本标准要求高于国际同类标准。与现行法律、法规、强制性国家标准及相关标准协调配套情况本文件与有关的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。本标准新增-20℃以下温度区间的性能要求与试验方法，填补了现行国家标准在极端低温领域的空白。与现有标准相比，在低温放电容量、循环寿命等指标上提出更严格要求，同时细化了单体电池与电池模块的差异化测试流程，整体技术水平达到国内同类标准先进水平。重大分歧意见的处理经过和依据编制组严格按照既定编制原则进行编写，本文件制订过程中未发生重大的分歧意见。标准作为强制性或推荐性标准的建议本标准建议作为推荐性团体标准，供相关组织参考采用。贯彻标准的要求和措施建议本文件规范了低温储能电池技术要求和试验方法，有利于低温电池技术水平的提升。生产企业和相关部