國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

• 陳博 2023年10月20日 來(lái)源：中研網(wǎng) 456 23
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從上述分析可知，鑒于功率法與電流法測(cè)試循環(huán)壽命的結(jié)果的巨大差異，電池結(jié)構(gòu)及制造工藝的重新設(shè)計(jì)和調(diào)整是勢(shì)在必行的。鋰離子電池的安全性（尤其是熱安全）的嚴(yán)格要求，給電力儲(chǔ)能用鋰離子電池設(shè)置了更高的門(mén)檻。隨著2020年儲(chǔ)能行業(yè)（尤其是用戶側(cè)儲(chǔ)能）的進(jìn)一步興起和

欲了解更多中國(guó)電池行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)電池行業(yè)市場(chǎng)深度全景調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》。

一、歐洲標(biāo)準(zhǔn)【IEC62619】

歐洲標(biāo)準(zhǔn)【IEC62619】于2017年2月13日發(fā)布，是儲(chǔ)能電池的國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，屬自愿性認(rèn)證。中國(guó)解讀IEC 62619為工業(yè)用(含固定式)鋰蓄電池和鋰蓄電池組的安全要求和測(cè)試方法。

目前對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)有普遍要求的地區(qū)分別是歐洲、澳洲、日本。

適用范圍/產(chǎn)品：

1、大容量工業(yè)用電池系統(tǒng)中的電芯、電池

2、固定式：UPS、緊急電源裝置、電力儲(chǔ)備及相同用途的裝置

3、移動(dòng)式：高爾夫球車(chē)、叉車(chē)、無(wú)人搬運(yùn)車(chē)、鐵路及海洋運(yùn)輸

測(cè)試：

【IEC62619】側(cè)重于儲(chǔ)能電池和電池系統(tǒng)的安全要求，不僅對(duì)電芯和電池模塊進(jìn)行外部短路、撞擊、跌落、熱濫用、過(guò)充、強(qiáng)制放電等安全測(cè)試，而且對(duì)電池管理系統(tǒng)(BMS)進(jìn)行過(guò)充電壓保護(hù)、過(guò)充電流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、耐熱失控蔓延等功能進(jìn)行評(píng)估。

二、韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)【KC62619】

2019年10月21日，為了提升工業(yè)用儲(chǔ)能電池的安全，韓國(guó)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)局KATS頒發(fā)了工業(yè)用大容量鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)【KC62619】。該標(biāo)準(zhǔn)基于【IEC62619】制定。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)中的二次電池(鋰電池)被納入到韓國(guó)《電氣用戶和生活用品安全管理法》的強(qiáng)制認(rèn)證產(chǎn)品目錄。因此在韓國(guó)銷(xiāo)售的工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，必須取得KC認(rèn)證，才能銷(xiāo)售。

認(rèn)證的產(chǎn)品范圍：

對(duì)于所有的額定輸出電壓小于等于1500VDC，額定功率不超過(guò)300kWh的工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)(RESS)，都屬于強(qiáng)制范圍。

工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)是指實(shí)現(xiàn)能力存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，由電芯、電池模塊、電池管理系統(tǒng)等組成常見(jiàn)的工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：各種電站用儲(chǔ)能裝置，工業(yè)用儲(chǔ)能裝置、動(dòng)力電池。

認(rèn)證模式：

根據(jù)【KC62619】和韓國(guó)《電氣用戶和生活用品安全管理法》的規(guī)定，儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電芯需要經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證(safety certification)，而整個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)過(guò)安全確認(rèn)(safety confirmation)。都屬于強(qiáng)制認(rèn)證對(duì)象。

1) KC安全認(rèn)證

KC安全認(rèn)證由型式試驗(yàn)和初次工廠審查組成，獲證后，需要每?jī)赡赀M(jìn)行一次工廠審查。KC安全認(rèn)證的持證人必須為韓國(guó)當(dāng)?shù)氐墓尽?/p>

2) KC安全確認(rèn)

對(duì)于整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，在電芯取得【KC62619】的安全認(rèn)證之后，系統(tǒng)需要申請(qǐng)安全確認(rèn)，安全確認(rèn)由系統(tǒng)的生產(chǎn)工廠提出申請(qǐng)，經(jīng)過(guò)測(cè)試合格后，就會(huì)頒發(fā)【KC62619】的安全確認(rèn)證書(shū)。

【KC62619】認(rèn)證周期一般在三個(gè)月左右(包括電芯的認(rèn)證)，電芯、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)都需要進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。

三、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)【NFPA】

美國(guó)消防協(xié)會(huì)(NFPA)關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)和安全建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)NFPA 855《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》已正式發(fā)布。2019年8月25日，該標(biāo)準(zhǔn)被ANSI批準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

NFPA 855根據(jù)電力儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的技術(shù)，明確了儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝、尺寸、隔離以及滅火和控制系統(tǒng)的要求。NFPA 855中還引入了UL 9540《Energy Storage Systems And Equipment》和UL 9540A《Test Method for evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systerms》的要求。

UL 9540在2015年被批準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在2016年被批準(zhǔn)為加拿大國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。UL 9540涵蓋電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)、機(jī)械儲(chǔ)能系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。UL 9540A是評(píng)估電池儲(chǔ)能系統(tǒng)熱失控的測(cè)試方法，如果超出NFPA 855中的容量限制或距離限制等情況，需要根據(jù)UL 9540A的測(cè)試結(jié)果，由相關(guān)部門(mén)來(lái)評(píng)估該儲(chǔ)能系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。此外，NFPA 855中還引用了NFPA 1《Fire Code》、NFPA 70《National Electrical Code》、ICC 《International Building Code》等相關(guān)要求。

四、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)【GB/T36276】

2019年01月01日頒布實(shí)施【GB/T36276-2018】《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》標(biāo)準(zhǔn)。

首先，對(duì)于電力儲(chǔ)能用鋰離子電池的評(píng)價(jià)，是以功率-能量參數(shù)體系為基準(zhǔn)，摒棄了傳統(tǒng)動(dòng)力電池的電流-容量的參數(shù)體系，根據(jù)部分電池廠家反饋結(jié)果顯示，以功率測(cè)試壽命比以電流測(cè)試的至少降低至1/3~1/4。而滿足這一指標(biāo)的電池生產(chǎn)廠家在國(guó)內(nèi)寥寥無(wú)幾，聚焦于磷酸鐵鋰電池和鈦酸鋰電池的生產(chǎn)廠家，目前三元電池并不滿足儲(chǔ)能用的電性能和安全性能的要求。根據(jù)國(guó)網(wǎng)測(cè)試結(jié)果顯示，功率法90%@1000次與電流法80%@4000次的循環(huán)壽命次數(shù)基本相當(dāng)。

其次是強(qiáng)化了對(duì)電池單體和電池模組的熱特性的檢測(cè)及評(píng)價(jià)，尤其是創(chuàng)新性提出了安全運(yùn)行的安全底線。這對(duì)電力儲(chǔ)能用鋰離子電池來(lái)說(shuō)，從電池設(shè)計(jì)角度，就加強(qiáng)了安全性要求，提升了安全性等級(jí)，能夠從根源上緩解或消除安全隱患。

相對(duì)于動(dòng)力型鋰離子電池來(lái)說(shuō)，新增了電池單體的絕熱溫升測(cè)試試驗(yàn)和熱失控試驗(yàn)，以及電池模塊的熱失控?cái)U(kuò)散試驗(yàn)。

對(duì)于電池單體來(lái)說(shuō)，絕熱溫升試驗(yàn)的測(cè)試，既可以證明電池在130℃以?xún)?nèi)的熱安全性，也可以獲取電池在溫升速率，以便在發(fā)生熱失控的前期進(jìn)行安全預(yù)警，提前開(kāi)啟消防措施。

對(duì)于電池單體來(lái)說(shuō)，熱失控試驗(yàn)的測(cè)試，明確了熱失控發(fā)生的起始條件，可以獲取熱失控發(fā)生溫度，與絕熱溫升曲線結(jié)合，提前識(shí)別熱失控安全隱患;也可以判定同一批次間的熱一致性，也可以判定同一批次電池在不同使用壽命下的熱安全性特性的變化曲線，還可以針對(duì)不同批次或者不同規(guī)格電池或者不同廠家電池的篩選提供一個(gè)依據(jù)。

而對(duì)于電池模組來(lái)說(shuō)，熱失控?cái)U(kuò)散試驗(yàn)的測(cè)試，是驗(yàn)證其技術(shù)水平和設(shè)計(jì)能力的體現(xiàn)，熱失控?cái)U(kuò)散對(duì)于儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)都很重要。尤其是在GB 38031-2020《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》頒布后，對(duì)于“鋰離子電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5 min，應(yīng)提供一個(gè)預(yù)先警告信號(hào)(服務(wù)于整車(chē)熱事故報(bào)警)，提醒乘員疏散”的要求不可謂不嚴(yán)格。

因此，從上述分析可知，鑒于功率法與電流法測(cè)試循環(huán)壽命的結(jié)果的巨大差異，電池結(jié)構(gòu)及制造工藝的重新設(shè)計(jì)和調(diào)整是勢(shì)在必行的。鋰離子電池的安全性(尤其是熱安全)的嚴(yán)格要求，給電力儲(chǔ)能用鋰離子電池設(shè)置了更高的門(mén)檻。隨著2020年儲(chǔ)能行業(yè)(尤其是用戶側(cè)儲(chǔ)能)的進(jìn)一步興起和發(fā)展，對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)迎來(lái)了新的利潤(rùn)爆發(fā)點(diǎn)，但目前各家鋰離子電池差異性巨大，滿足GB/T 36276-2018《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》標(biāo)準(zhǔn)的電芯相對(duì)較少，針對(duì)高安全高功率的鋰離子電池在儲(chǔ)能中的應(yīng)用未來(lái)是可期的，而相關(guān)測(cè)試驗(yàn)證工作則需要盡快開(kāi)展。

電池性能指標(biāo)的模糊化、規(guī)劃設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化、消防設(shè)施的形式化成為當(dāng)前電池儲(chǔ)能電站整體質(zhì)量和安全的巨大隱患。因此，該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，對(duì)于規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展、引導(dǎo)電池制造企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型與升級(jí)、消除信息不對(duì)稱(chēng)具有重要的意義。

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