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动力锂离子电池检测方法及标准

时间:2020-09-24 09:10 点击次数:
 

  动力锂离子电池检测方法及标准_化学_自然科学_专业资料。动力锂离子电池电池检测标准和 方法 报告人:周景豪 2018-9-06 内容大纲 一 、引言 二、单体、模块检验标准及方法 三、动力电池包检测标准及方法 一、引言 1.1 锂离子电池应用与发展

  动力锂离子电池电池检测标准和 方法 报告人:周景豪 2018-9-06 内容大纲 一 、引言 二、单体、模块检验标准及方法 三、动力电池包检测标准及方法 一、引言 1.1 锂离子电池应用与发展 凡是能用电的设备基本上都能用上!! 一、引言 1.2 锂离子电池相关术语 ? 蓄电池单体 ? 蓄电池模块 ? 额定容量 ? 额定能量 ? 开路电压 ? 平台电压 ? 内阻 ? 恒流充电 ? 恒流放电 ? 循环 ? 充电截止电压 ? 充电截止电流 ? 自放电率 ? 放电下限电压 一、引言 1.3锂离子电池性能指标——产品质量的优劣 二、单体、模块检验标准及方法之检验标准 2.1 单体、模块检验标准 ?GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法 ?GB/T 31485-2015 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法 ?GB/T 31486-2015 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法 ?QC/T 743 电动汽车用锂离子蓄电池(旧) ?QC/T 741-2015 《车用超级电容器》 ?GB/T 18333.2-2015《电动道路车辆用锌空气蓄电池》 ?银隆新能源股份有限公司《企业标准》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.2放电容量 1)容量:额定容量、室温放电容量 2)测试设备:电池测试柜 3)测试方法:室温条件下,电池以企业规定 的标准充电方式充电后(银隆以1 C 恒流 充电至截止电压,再标准放电,记录放电 容量。 4)要求:不低于额定容量,且不超过额定容量 的110%。所有测试对象初始容量极差不大 于初始容量平均值的5%(模块7%)。 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 电池测试柜图 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.3 倍率测试 1)模块倍率放电测试方法: 能量型:3 C (≤400A) 功率型:8 C (≤400A) 2)测试设备:电池测试柜 3)要求:能量型90%;功率型80% ;模组80% 银隆单体: 10 C 充电 10 C 放电 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 Disch arge C rate Dishcarg e Time (min) 0.2C 374.8 0.5C 148.3 1C 73.2 2C 36 5C 14 7C 9.8 10C 6.7 15C 4.2 Discharge Capacity (mAh) 1342 1349 1338 1319 1284 1259 1223 1155 Procent (%) 100 100.5 99.7 98.3 95.7 93.8 91.1 86 Initial Volta ge (V) 4.168 4.154 4.131 4.092 3.968 3.893 3.692 3.671 Average V oltage (V) 3.883 3.859 3.824 3.772 3.646 3.574 3.223 3.245 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.4 高温放电测试 1)测试设备:电池测试柜、高温箱 2)测试方法:55℃±2℃搁置5h, 1 C 放电 3)要求:其放电容量应不低初始容量的90% 银隆:其放电容量应不低初始容量的100% 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 高温烘箱及测试图片 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.5 低温充放电测试 1)测试设备:电池测试柜、可程式高低温 箱 2)测试方法:-20℃±2℃搁置24h, 1 C放 电 3)要求:其放电容量应不低初始容量的 70% 银隆:-40℃、-20℃可充放电、 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.6 常温荷电保持 自放电率:电池在开路状态下,所储存的电量在一定条件下的保持能力。 容量恢复能力:完全充电的电池在一定温度下储存一定时间后,再完全充电,其后放电容量与初 始容量之比。 1)测试设备:电池测试柜 2)测试方法:满电状态下常温存储28天后,测试电池电压、内阻、容量。 3)要求:其保持容量应不低初始容量的85%;恢复≥90% 其恢复容量应不低于初始的95%。 项目 初始 保持容量 恢复容量 编号 1# 容量Ah 36.756 容量Ah 36.589 初始容量比% 99.5 容量Ah 37.193 初始容量比% 101 2# 37.377 37.359 99.9 37.755 101 影响因素:电池的制造工艺、材料、储存条件等因素。 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.7 高温荷电保持 1)测试设备:电池测试柜,高温箱 2)测试方法:满电状态下55℃存储7天后,测试电池电压、内阻、容量。 3)要求:其保持容量应不低初始容量的85%; 其恢复容量应不低于初始的95%。 项目 电芯编号 1# 2# 电压V 2.5419 2.5966 测试前 内阻mΩ 0.25 0.21 容量Ah 35.196 35.544 测试后 电压V 内阻mΩ 2.5043 0.24 2.5364 0.20 保持容量 容量Ah 初始容量比% 34.667 98 35.093 99 恢复容量 容量Ah 初始容量比% 35.271 100 35.589 100 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.8 存储 1)测试设备:电池充放电机 2)测试方法:半电状态,常温90天存储 3)要求:其容量恢复不低于初始容量的90% 编号 项目 107121GCF007109 # 107121GCG005036 # 测试前 电压V 内阻 mΩ 2.2222 0.24 2.2282 0.24 初始 测试后 容量Ah 电压V 内阻mΩ 36.319 2.2154 0.28 35.817 2.2203 0.27 恢复容量 容量Ah 初始容量比% 36.369 100 35.811 100 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法 2.9 耐振动性 1)测试设备:振动机、电池充放电测试柜 2)测试方法:以1/3 C电流放电;上下振动;振动频率:10Hz~55Hz;最大加速度 :30m/s2;扫频10次;振动时间3h 3)要求:不允许出现放电电流锐变、电压异常、蓄电池壳变形、电解液溢出等 异常现象,并保持连接可靠、结构完整 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之循环性能检验方法 2.10 常温循环 1)测试设备:电池充放电机 2)测试方法:RT, 1 C充放500周 。 3)要求:容量保持率不得低于初始 容量的90% 银隆:容量保持率不得低于初始容量 的99% 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之循环性能检验方法 2.11 工况循环寿命 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之循环性能检验方法 2.12 高温循环 1)测试设备:电池充放电机 2)测试方法:55℃±2℃, 1 C充放500周。 3)银隆:容量保持率不得低于初始容量的98% 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之影响因素 2.13 电池电性能及循环测试结果的影响因素 ? 测试环境(测试温度、湿度) ? 数据软件采集数据异常 ? 设备充放电流异常 ? 测试人员因素 注:参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 某移动电源无故爆炸 某品牌召回4.3万台笔记本锂电池 某笔记本锂电池出问题:召回11万余台 某电动汽车半年5次起火 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项目 过充电 过放电 短路 跌落 挤压 温度循环 低气压 加热 海水浸泡 针刺 对象 单体/模组 要求 应不爆炸、不起火 应不爆炸、不起火、不漏液 应不爆炸、不起火 应不爆炸、不起火、不漏液 应不爆炸、不起火 应不爆炸、不起火、不漏液 应不爆炸、不起火、不漏液 应不爆炸、不起火 应不爆炸、不起火 应不爆炸、不起火 模块进行安全测试时,其总电压应不低于单体电池的5倍,其额定容量不低于20Ah。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.14 过充电 ? 过充电:锂离子电池过充时一方面损坏正极结构,影响寿命; 另一方面析出锂枝晶,引起安全问题。 ? 理论上,Li-ion电池在一定倍率的恒流恒压下充电,当充电至上 限截止电压,充电的状态仍在进行,即被视为过充。 ? 过充可能导致漏液、变形、起火,随着充电的加深,电压达到 一定程度会引起爆炸,是损害电池性能的主要原因之一。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.14 过充电 1)测试设备:动力电池测试柜、防爆箱 2)测试方法:以1I1(A)电流恒流充电至企业技术条件中规定的终止电压的1.5倍 或充电时间达1 h后停止充电; 3)要求:应不爆炸、不起火 过充电测试设备 LTO电池过充电曲线及照片 某LFP电池过充电后照片 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.15 过放电 ? 电池在一定倍率下恒流放电,当电池电压达到放电终止电压时,放 电状态仍在继续,即为过放。 ? 过放可能导致漏液、零电压以及负电压,是损害电池性能的主要原 因之一。 ? 在电池外部加PCB板或在充电器中设计保护线路或时限装置来防止 过放。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.15 过放电 1)测试设备:动力电池测试柜; 2)测试方法:1I1(A)电流放电90 min; 3)要求:应不爆炸、不起火、不漏液。 过放电测试设备 过放电测试设备 过放电测试后照片 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.16 短路 造成电池短路有哪些因素?会造成什么样的后果?如何预防? ? 外部导体直接连接电池的正负极; ? 组装时电池外部冲击力导致内部(微)短路; ? 内部结构存在不良(如极粉刺刺破隔膜后正负极相接) Li-ion电池外部短路时可能导致外壳变形、漏液、起火,甚至爆炸。因为内部 电解液温度上升,从而引起内部气压上升,内压升高会冲破电池的安全阀, 如果安全阀失效就会导致爆炸。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.16 短路 1)测试设备:短路测试机; 2)测试方法:将电池经外部短路10 min,外部线)要求:应不爆炸、不起火。 电池短路后测试照片 电池短路测试设备 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.17 挤压 1)测试设备:大电池挤压针刺试验机; 2)测试方法: 挤压方向:垂直于电芯极板; 挤压板形式:半径75mm的半圆柱体,半圆柱体的长 度大于被挤压电芯的尺寸; 挤压速度:(5±1)mm/s; 挤压程度:电芯电压变为 0 V或变形量达到30 %或 挤压力达到200 kN后停止挤压; 3)要求:应不爆炸、不起火。 挤压测试设备 电池挤压测试照片 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.18 针刺 1)测试设备:大电池挤压针刺试验机; 2)测试方法:用φ5 mm~φ8 mm的耐高温钢针、以25±5 mm/s的速度,从垂直于 电芯极板的方向贯穿; 3)要求:应不爆炸、不起火。 针刺测试设备 LTO电池针刺测试照片 某LFP电池针刺测试照片 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.19 跌落 1)测试设备:跌落试验机; 2)测试方法:电芯端子向下从1.5m高度处自由跌落到水泥地面上; 3)要求:应不爆炸、不起火、不漏液。 跌落后电池照片 跌落测试设备 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.20 加热 1)测试设备:线)测试方法:电芯放入温度箱中,按5℃/min的速率升温130℃±2℃,保持30 min; 3)要求:应不爆炸、不起火。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.21 温度循环 1)测试设备:可程式高低温试验箱; 2)测试方法:如表所示,循环5次; 3)要求:应不爆炸、不起火。 温度℃ 25℃ 25℃降至- 40℃ -40℃静置 -40℃升至 25℃ 25℃升至85℃ 时间增量 min 0 60 90 60 90 累计时间 min 0 60 150 210 300 温度变化 率℃/min 0 13/12 0 13/12 2/3 85℃静置 110 410 0 85℃降至25℃ 70 480 6/7 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.22 海水浸泡 1)测试设备:盐浴槽; 2)测试方法:电芯浸入3.5% NaCl溶液(质量分数)中2 h; 3)要求:应不爆炸、不起火。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.23 低气压 1)测试设备:低气压箱; 2)测试方法:电芯放入低气压箱中,调节试验箱中气压为11.6KPa,温度为室温, 静置6 h;观察1h; 3)要求:应不爆炸、不起火。 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.24 蓄电池模块安全测试图片 过放电图片 过充电图片 短路图片 跌落图片 加热图片 挤压图片 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试 2.25 蓄电池模块安全测试图片 针刺图片 海水浸泡图片 低气压图片 温度循环图片 注:参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定,均需要在满电状态下进行测 试。 三、动力电池包检测标准和方法 3.1 动力电池包检测标准 系统(三个标准) ?GB.T31467.1-2015 电动汽车用锂离子蓄电池包或系统 第1部分 高功率应用测试规程 ?GB.T31467.2-2015 电动汽车用锂离子蓄电池包或系统 第2部分 高能量应用测试规程 ?GB.T31467.3-2015 电动汽车用锂离子蓄电池包或系统 第3部分 安全性要求和测试方法 ?电动客车安全技术条件(非标准) 三、动力电池包检测标准和方法 3.2 动力电池包检测方法(电性能) 检测项目 适用范围 及样品个数 GB/T 31467.1-2015 GB/T 31467.2-2015 高能量型 高功率型 能量和容量 蓄电池包、蓄电 √ √ (常温、高温、低温) 池系统 功率和内阻测试 蓄电池包、蓄电 √ √ 池系统 无负载容量损失 蓄电池系统 √ √ 高低温启动功率测试 蓄电池系统 √ × 能量效率测试 蓄电池系统 √ √ 三、动力电池包检测标准和方法 3.3 动力电池包检测方法(安全性) 检测项目 检测项目 *振动试验(三个方向各21h) (无电压锐变、泄漏、破裂,着火、爆炸, 连接可靠、结构完好、无松动) *机械冲击 (无泄漏、破裂、着火、爆炸) 跌落 (无泄漏,着火、爆炸) *翻转 (无泄漏、破裂、着火、爆炸,连接可靠、 结构完好) *模拟碰撞(X和Y二个方向) (无泄漏、破裂、着火、爆炸) 挤压 (无着火、爆炸) *温度冲击(-40度至85度) (无泄漏、破裂、着火、爆炸) *湿热循环 (无泄漏、破裂、着火、爆炸) 海水浸泡 (无着火、爆炸) 外部火烧 (无爆炸,若有火苗移开后2分内熄灭) 盐雾 (无泄漏、破裂、着火、爆炸) 三、动力电池包检测标准和方法 3.4 动力电池包检测方法(安全性) 检测项目 检测项目 挤压 (无着火、爆炸) *高海拔 (无电流锐变、电压异常、泄漏、破裂, 着火、爆炸) *温度冲击(-40度至85度) (无泄漏、破裂、着火、爆炸) *过温保护 (无喷气、破裂,着火、爆炸) *湿热循环 (无泄漏、破裂、着火、爆炸) *短路保护 (无泄漏、破裂,着火、爆炸) 海水浸泡 (无着火、爆炸) *过充电保护 (无破裂,着火、爆炸) 外部火烧 (无爆炸,若有火苗移开后2分内熄灭) 盐雾 (无泄漏、破裂、着火、爆炸) *过放电保护 (无破裂,着火、爆炸) 三、动力电池包检测标准和方法 3.6 动力电池包检测方法(客车安全技术条件) 序号 1 2 3 4 5 检验项目 待检样品 备注 热失控 热失控扩展 IP67 泄压或透气装 置 维修开关和熔 断器 最小单元模块 电池系统或子系统(厂家需提供证 明文件说明子系统安全性反应系统 的安全性 电池系统或子系统 电池系统 电池系统 —— —— 1.客舱地板以下且距地面 500mm以下B级电压电气设 备,2.安装在车顶且无防护 装置的B级电压电气设备 —— —— 三、动力电池包检测标准和方法 振动试验 机械冲击试验 跌落试验 翻转试验 模拟碰撞 挤压 三、动力电池包检测标准和方法 温度冲击 湿热循环 海水浸泡 火烧 低气压 短路

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