極速充電鋰離子動力電池單體技術規(guī)范

1極速充電鋰離子動力電池單體技術規(guī)范本文件規(guī)定了電動汽車用極速充電鋰離子動力蓄電池（以下簡稱電池）單體的技術要求、試驗條件、試驗方法、檢驗規(guī)則以及標識、包裝、貯存和運輸要求。本文件適用于電動汽車用極速充電鋰離子動力蓄電池單體，其它類型電池可參考執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T19596電動汽車術語GB/T31484—2015電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法GB/T34014汽車動力蓄電池編碼規(guī)則GB38031—2020電動汽車用動力蓄電池安全要求T/GERSXXXX—2023鋰離子動力電池快速充電循環(huán)性能測試規(guī)范3術語和定義GB/T19596、GB38031界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1極速充電extremefastcharging（XFC）電池從0充電至其80%SOC的綜合充電時間不大于10分鐘的充電性能。簡稱極充。4縮略語和符號下列符號和縮略語適用于本文件。SOC：荷電狀態(tài)（state-of-charge）。C1：1小時率額定容量（Ah）。I1：1小時率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值C1。I3：3小時率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量的1/3。xI1：1/x小時率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量的x倍。5技術要求5.1基本要求5.1.1外觀2電池單體按7.1.1檢驗時，外觀不得有形變及裂紋，表面應平整、無毛刺、干燥、無外傷、無污物，且應有清晰、正確的標志。若電芯表面有絕緣膜或絕緣貼片包覆，絕緣膜或絕緣貼片應與電芯表面貼合緊密、無氣泡、無雜物，且其中與熱管理系統(tǒng)有熱傳遞的面應保證絕緣膜厚度保持一致。5.1.2極性電池單體按7.1.2檢驗時，端子極性標識應正確、清晰。5.1.3外形尺寸及質(zhì)量電池單體按7.1.3檢驗時，電池外形尺寸（含公差）、質(zhì)量（含公差）應符合產(chǎn)品設計的要求。5.2電性能要求5.2.1容量特性5.2.1.1室溫放電容量（初始容量）電池單體按7.2.1.1試驗時，其室溫（25℃)初始容量應不低于額定容量，并且不超過額定容量的110%，同時所有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值的5%。5.2.1.2低溫放電容量電池單體按7.2.1.2試驗時，其低溫（-20℃)放電容量應不低于初始容量的75%。5.2.1.3高溫放電容量電池單體按7.2.1.3試驗時，其高溫（45℃)放電容量應不低于初始容量的95%。5.2.2能量密度電池單體按7.2.1.1試驗時，其能量密度應不小于200Wh/kg。5.2.3倍率特性5.2.3.1室溫倍率放電性能電池單體按7.2.2.1試驗時，其放電容量應不低于初始容量的95%。5.2.3.2室溫倍率充電性能電池單體按7.2.2.2試驗時，其放電容量應不低于初始容量的90%。5.2.4快充特性5.2.4.1快充時間電池單體按7.2.2.2試驗時，0～80%SOC充電時間應不大于10min，且電池單體溫升應不大于30℃。5.2.4.2充電恒流比電池單體按7.2.3試驗時，其充電恒流比應不低于80%。5.2.5能量效率電池單體按7.2.4試驗時，其室溫（25℃)能量效率應不低于90%。35.2.6脈沖倍率5.2.6.1脈沖充電倍率電池單體按7.2.5試驗時，其室溫（25℃)50%SOC、10s的最大脈沖充電倍率應不小于8C。5.2.6.2脈沖放電倍率電池單體按7.2.5試驗時，其室溫（25℃)50%SOC、10s的最大脈沖放電倍率應不小于10C。5.2.7荷電保持與容量恢復能力電池單體按7.2.6試驗時，其室溫（25℃)及高溫（45℃)荷電保持容量應不低于初始容量的90%，恢復容量應不低于初始容量的95%。5.2.8存儲性能電池單體按7.2.7試驗時，其恢復容量應不低于初始容量的95%；同時所有測試對象恢復容量和能量效率極差應不大于平均值的5%。5.2.9循環(huán)壽命5.2.9.1標準循環(huán)壽命電池單體按7.2.8.1試驗時，25℃條件下循環(huán)次數(shù)達500次時，放電容量應不低于初始容量的95%；或者循環(huán)次數(shù)達到1000次時，放電容量應不低于初始容量的85%。5.2.9.2快充循環(huán)壽命電池單體按7.2.8.2試驗時，25℃條件下循環(huán)次數(shù)達500次時，放電容量應不低于初始容量的95%；或者循環(huán)次數(shù)達到1000次時，放電容量應不低于初始容量的85%。5.3安全要求5.3.1電池單體按7.3.1進行過放電試驗時，應不起火、不爆炸。5.3.2電池單體按7.3.2進行過充電試驗時，應不起火、不爆炸。5.3.3電池單體按7.3.3進行外部短路試驗時，應不起火、不爆炸。5.3.4電池單體按7.3.4進行加熱試驗時，應不起火、不爆炸。5.3.5電池單體按7.3.5進行溫度循環(huán)試驗時，應不起火、不爆炸、不漏液。5.3.6電池單體按7.3.6進行擠壓試驗時，應不起火、不爆炸。6試驗條件與準備6.1一般條件6.1.1除另有規(guī)定外，試驗應在溫度為25℃±2℃,相對濕度為10%～90%，大氣壓力86kPa～106kPa的環(huán)境中進行，本文件所提及的室溫是指25℃±2℃。46.1.2當測試目標環(huán)境改變時，在進行測試前電池單體應完成環(huán)境適應性過程：在低溫環(huán)境靜置不少于24h，在高溫環(huán)境靜置不少于16h，或電池單體溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2℃。6.2測量儀器、儀表準確度測量儀器、儀表準確度應滿足以下要求：a)電壓測量裝置：±0.5%FS；b)電流測量裝置：±0.5%FS；c)溫度測量裝量：±1℃;d)時間測量裝置：±0.1%s；e)尺寸測量裝置：±0.1%FS；f)質(zhì)量測量裝置：±0.1%FS。6.3測試過程誤差控制值（實際值）與目標值之間的誤差要求如下：6.4數(shù)據(jù)記錄與記錄間隔除在某些具體測試項目中另有說明，否則測試數(shù)據(jù)（如時間、溫度、電流和電壓等）的記錄間隔應不大于30s。6.5試驗準備6.5.1標準充電電池單體先以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，靜置1h，然后以1I1電流恒流充電至規(guī)定的充電終止電壓，再以恒壓充電直至電流降至0.05I1時停止充電，靜置1h。6.5.2標準放電電池單體以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，靜置1h。6.5.3預處理正式開始測試前，電池單體應先進行預處理循環(huán)，以保證試驗對象的性能處于激活和穩(wěn)定狀態(tài)。具體步驟如下：a)按照6.5.1對電池單體進行標準充電；b)以1I1的電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；c)靜置30min；d)重復步驟a)～c)5次。如果電池單體連續(xù)兩次的放電容量變化不高于額定容量的3%，則認為電池單體完成了預處理，預處理循環(huán)可以中止。7試驗方法57.1基本要求試驗方法7.1.1外觀在良好的光線條件下，用目測法和量具檢查電池單體的外觀。7.1.2極性用電壓表檢測電池單體的極性。7.1.3外形尺寸及質(zhì)量用量具（如三坐標測量儀）和衡器（如臺稱）測量電池單體的外形尺寸及質(zhì)量，測量電池單體厚度時應在指定的壓力下進行。7.2電性能試驗方法7.2.1容量特性7.2.1.1室溫放電容量（初始容量）電池單體室溫放電容量試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按照6.5.1進行標準充電；b)室溫下，以1I1的電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；c)記錄放電容量（以Ah計），計算能量密度（以Wh/kg計）；d)重復步驟a)～c）5次，當連續(xù)3次試驗結果的極差小于額定容量的3%，可提前結束試驗，取最后3次試驗結果平均值作為室溫放電容量（初始容量）和能量密度。7.2.1.2低溫放電容量電池單體低溫放電容量試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按照6.5.1進行標準充電；b)-20℃±2℃下，靜置24h，進行環(huán)境適應；c)-20℃±2℃下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；d)記錄放電容量（以Ah計）。7.2.1.3高溫放電容量電池單體高溫放電容量試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按照6.5.1進行標準充電；b)45℃±2℃下，靜置5h，進行環(huán)境適應；c)45℃±2℃下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；d)記錄放電容量（以Ah計）。7.2.2倍率特性7.2.2.1室溫倍率放電性能電池單體倍率放電性能試驗按如下步驟進行：a)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，靜置1h；b)室溫下，以1I1電流充電至規(guī)定的充電終止電壓，靜置1h；c)重復步驟a)～b)3次，取3次放電試驗結果平均值，計算初始容量；6d)室溫下，以1I1電流充電至規(guī)定的充電終止電壓，靜置1h；e)室溫下，以xI1電流進行恒流放電，記錄放電容量；f)重復d)～e)3次，計算放電容量與初始容量的比值。7.2.2.2室溫倍率充電性能電池單體倍率充電性能試驗按如下步驟進行：a)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，靜置1h；b)室溫下，以1I1電流充電至規(guī)定的充電終止電壓，靜置1h；c)重復a)～b)3次，取3次放電試驗結果平均值，計算初始容量；d)室溫下，以xI1電流進行恒流充電至規(guī)定的充電終止電壓，記錄充電時間，記錄溫升，靜置1h；e)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，記錄放電容量；f)重復d)～e)3次，計算放電容量與初始容量的比值。7.2.3充電恒流比電池單體充電恒流比試驗按如下步驟進行：a)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，靜置1h；b)室溫下，以xI1電流恒流充電至規(guī)定的充電終止電壓，轉(zhuǎn)恒壓充電至規(guī)定的充電終止電流，記錄充電容量；c)計算恒流充電區(qū)間的充電容量與總充電容量的比值。7.2.4能量效率電池單體能量效率試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按6.5.2進行標準放電；b)室溫下，按6.5.1進行標準充電，記錄充電能量；c)室溫下，按6.5.2進行標準放電，記錄放電能量；d)根據(jù)（放電能量/充電能量）×100%計算能量效率。7.2.5脈沖倍率電池單體脈沖倍率性能試驗按如下步驟進行：a)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，靜置1h，然后按規(guī)定的充電方法進行充電；b)室溫下，以1I3電流放電，調(diào)節(jié)電池單體SOC至50%；c)指定溫度下進行環(huán)境適應，靜置6h或電池單體溫度與目標環(huán)境溫度差值不超過2℃;d)以規(guī)定的電流充電10s，觀察電池單體是否達到充電終止電壓，記錄充電結束電壓＜規(guī)定的充電終止電壓的最大脈沖倍率，靜置1h；e)室溫下，以1I3電流放電，調(diào)節(jié)電池單體SOC至50%；f)以規(guī)定的電流放電10s，觀察電池單體是否達到放電終止電壓，記錄放電結束電壓＞規(guī)定的放電終止電壓的最大脈沖倍率。7.2.6荷電保持與容量恢復能力7.2.6.1室溫荷電保持與容量恢復能力電池單體室溫荷電保持與容量恢復能力試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按6.5.1進行標準充電；7b)室溫下，存儲28d；c)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；d)計算荷電保持容量（以Ah計）；e)室溫下，按6.5.1進行標準充電；f)室溫下，以1I1的電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；g)計算恢復容量（以Ah計）。7.2.6.2高溫荷電保持與容量恢復能力電池單體高溫荷電保持與容量恢復能力試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按6.5.1進行標準充電；b)45℃±2℃下，存儲7d；c)室溫下，靜置5h，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；d)計算荷電保持容量（以Ah計）；e)室溫下，按6.5.1進行標準充電；f)室溫下，以1I1的電流放電至規(guī)定的放電終止電壓；g)計算恢復容量（以Ah計）。7.2.7存儲性能電池單體存儲性能試驗按如下步驟進行：a)室溫下，按6.5.1進行標準充電；b)室溫下，以1I1電流放電30min；c)45℃±2℃下，存儲28d；d)室溫下，靜置5h，進行環(huán)境適應；e)室溫下，按6.5.1進行標準充電；f)室溫下，以1I1電流放電至規(guī)定的放電終止電壓，計算恢復容量（以Ah計）；g)室溫下，按6.5.1進行標準充電，以步驟f)中的放電容量與本步驟的充電容量計算能量效率，得出存儲性能。7.2.8循環(huán)壽命7.2.8.1標準循環(huán)壽命電池單體標準循環(huán)壽命試驗按GB/T31484-2015中6.4規(guī)定的試驗方法進行。7.2.8.2快充循環(huán)壽命電池單體快充循環(huán)壽命試驗按T/GERSXXXX-XXXX《鋰離子動力電池快速充電循環(huán)性能測試規(guī)范》規(guī)定的試驗方法進行。7.3安全性能試驗方法7.3.1過放電按GB38031-2020中8.1.2規(guī)定的方法進行試驗。7.3.2過充電按GB38031-2020中8.1.3規(guī)定的方法進行試驗。87.3.3外部短路按GB38031-2020中8.1.4規(guī)定的方法進行試驗。7.3.4加熱按GB38031-2020中8.1.5規(guī)定的方法進行試驗。7.3.5溫度循環(huán)按GB38031-2020中8.1.6規(guī)定的方法進行試驗。7.3.6擠壓按GB38031-2020中8.1.7規(guī)定的方法進行試驗。8檢驗規(guī)則8.1一般要求電池單體的檢驗項目要求見表1。表1電池單體檢驗項目及要求1●●2●●3●●4●●5●6●7●8●9●●●●●●●●●●●●●●9●8.2型式檢驗8.2.1檢驗條件有下列情況之一時，應進行型式檢驗：a)新產(chǎn)品投產(chǎn)或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)產(chǎn)；b)轉(zhuǎn)廠；c)停產(chǎn)超過一年后復產(chǎn)；d)結構、材料、工藝有較大改變，可能影響產(chǎn)品性能時；e)國家質(zhì)量監(jiān)督機構提出進行型式檢驗的要求時；f)出現(xiàn)批量質(zhì)量問題或需方提出要求時。8.2.2抽樣方法型式檢驗樣品應從出廠檢驗合格能夠覆蓋整個加工工藝的產(chǎn)品中隨機抽取。8.2.3判定原則所有型式檢驗項目均通過，則判定產(chǎn)品合格；若有一項不合格，則判定為不合格。8.3出廠檢驗8.3.1基本要求每一批產(chǎn)品出廠前都應進行出廠檢