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委安
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1 国家标准车用动力电池回收利用余能检测 ( 征求意见稿 ) 编制说明车用动力电池回收利用余能检测起草组二零一四年十二月

2 目录目录... 1 一工作简况... 2 二标准编制原则和主要内容... 3 三主要试验情况分析... 4 四涉及专利情况五预期效果六同类标准对比七本标准在标准体系中的位置八重大分歧意见九标准性质十贯彻标准的要求及措施十一现行标准废止十二其他说明

3 一工作简况 1.1 任务来源 2013 年 7 月, 国家标准委发出关于下达 2013 年第一批国家标准制修订计划的通知 ( 国标委综合 [2013]56 号 ), 电动汽车用废旧动力电池余能检测方法被列入 2013 年第一批国家标准制修订计划, 项目计划号 : T-339, 项目承担单位为中国汽车技术研究中心和佛山市邦普循环科技有限公司等 ( 现已更名为广东邦普循环科技有限公司 ), 计划完成年限为 2014 年 1.2 编制过程广东邦普循环科技有限公司在标准立项之前即开展了废旧动力电池余能检测的相关试验, 同时与动力电池生产企业及科研院所保持密切的沟通与交流, 为标准的编制工作奠定了坚实的基础 2013 年 7 月, 广东邦普循环科技有限公司成立了由研发技术人员标准研制人员等组成的公司内部标准起草小组, 确定了标准起草思路及任务分工 2013 年 8 月 -9 月, 标准起草小组针对多种废旧车用动力电池展开余能检测实验, 记录实验过程, 并形成拆解过程报告 2013 年 9 月 -12 月, 标准起草小组根据前期的起草思路及实验结果, 起草了标准初稿, 并对初稿进行了多次讨论和修改, 形成了本标准的工作组讨论稿 2014 年 1 月, 中国汽车研究中心在湖南长沙召开了标准讨论会, 来自惠州比亚迪电池有限公司北汽福田汽车股份有限公司上海汽车集团股份有限公司宝马 ( 中国 ) 服务有限公司上海捷能汽车技术有限公司捷豹路虎中国泛亚汽车技术中心有限公司威凯检测技术有限公司中国化学与物理电源行业协会等 30 余家单位 40 余名专家和代表对本标准的讨论稿进行了讨论, 并提出了修改意见和建议标准起草小组根据建议, 对本标准进行了认真的修改和完善 2014 年 7 月, 中国汽车研究中心在辽宁大连召开了标准讨论会, 来自清华大学谱尼测试科技股份有限公司上海汽车集团股份有限公司泛亚汽车技术中心有限公司中国第一汽车股份有限公司北汽福田汽车股份有限公司宁德时代新能源科技有限公司宝马 ( 中国 ) 服务有限公司天津力神电池股份有限公司梅赛德斯 - 奔驰 ( 中国 ) 汽车销售有限公司捷豹路虎中国大众汽车 ( 中国 ) 投资有限公司上海交通大学等 30 余家单位 40 余名专家代表对本标准的讨论稿进行了讨论, 并提出了修改意见和建议 2

4 标准起草小组根据建议, 对本标准进行了认真的修改和完善根据动力电池回收利用系列标准的规划, 标准题目修改为车用动力电池回收利用余能检测, 会后标准文本发至工作组各单位征求内部已经, 经过意见的处理, 最终 2014 年 12 月底形成本标准的征求意见稿二标准编制原则和主要内容 2.1 编制原则锂离子动力电池和镍氢动力电池的容量和循环性能都远远超过铅酸电池, 因此, 即使从电动汽车上报废以后仍然具备优异的性能, 为了将废旧动力电池的剩余性能的价值充分发挥, 可将其再次应用于储能设施或其他低功率电动装置, 从而实现资源利用的最大化废旧动力电池剩余的实际容量作为评估废旧动力电池可再使用的重要的技术指标, 废旧动力电池的实际容量越高, 其使用价值也越高, 如果实际容量低, 则说明电池的内部结构发生变化, 存在安全隐患另外, 由于废旧动力电池已经不再应用于电动汽车, 转而用于应急电源储能或小功率电器, 使用对象和条件的变化使得其检测条件有别于新品, 需要制定新的检测方法因此, 本标准编制遵循下列原则 : 1) 本标准在制定过程中充分考虑动力电池余能检测的安全性 ; 2) 充分考虑检测方法在废旧动力电池上的适用性 ; 3) 充分考虑当前国内的检测技术水平现状 2.2 标准主要内容 1) 范围本标准规定了电动汽车用废旧动力电池余能检测的术语和定义检测要求检测流程及检测报告本标准适用于电动汽车用废旧锂离子动力电池和金属氢化物镍蓄动力电池单体模块的余能检测说明 : 一般用于二次使用的废旧动力电池均为模块或单体, 而不是整个动力电池包 ( 组 ), 相应地, 二次使用前, 需要检测剩余容量的也是动力电池模块或单体, 因此, 本标准的研究范围也是废旧锂离子动力电池和金属氢化物镍蓄动力电池的单体和模块 2) 规范性引用文件 GB/T 电动汽车术语 3) 术语和定义 3

5 GB/T 电动汽车术语中界定的关于动力电池的术语和定义均适用于本标准, 此外, 锂离子动力电池金属氢化物镍蓄动力电池两个术语也是参照 GB/T 中的相应定义作了补充另外, 还定义了余能一词, 明晰了本标准涉及的专业名词的概念 4) 检测要求检测要求包括安全要求环境条件和仪表准确度等要求条款根据大量的试验经验, 保障检测安全是首要, 否则容易产生电池起火等安全事故实验条件包括环境条件和测量仪器仪表准确度要求, 这些是保障检测准确的前提条件 5) 检测流程检测流程是进行动力电池余能检测的最重要过程, 包括外观检查极性检测电压判别充放电判别余能测试等步骤动力电池从生产到应用, 再到报废, 最后流入回收企业时, 可能已经产生各种不确定状况回收企业回收得到的废旧动力电池中, 有基本无损的, 但更多的是不明生产厂家不确定电池种类和材料体系的电池还有的电池已经损坏十分严重, 已经不能进行检测试验了因此, 在进行余能检测之前, 需要对废旧动力电池进行判别外观有变形裂纹烧坏鼓胀漏液等的动力电池, 为了安全起见, 应严禁进行余能检测部分不确定其种类, 但仍可测量其电压的动力电池, 可以用电压表测量检测其电压, 以确定其电池种类一般锂离子电池的电压为 3.7V, 磷酸铁锂电池为 3.2V, 镍氢电池的充电终止电压是 1.4V, 充电前在 1.2V 以下对于通过测量电压仍不能确定其种类的动力电池, 则需要进行充放电试验进行判别确定动力电池的种类后, 再分别根据锂离子电池和镍氢电池的特性进行不同的充放电试验, 确定其剩余容量三主要试验情况分析 3.1 首次充放电电流废旧动力电池有标签, 并且可直接从标签上获得标称电压标称容量或标称能量等信息根据信息初步确定首次充放电电流 4

6 废旧动力电池无标签, 或者不可直接从标签上获得标称电压标称容量或标称能量等信息, 根据统计经验初步确定首次充放电电流软包锂离子电池充放电电流表 1 为目前市面上一些不同型号的软包动力电池的参数, 通过对市面上常见的一些软包动力电池参数进行统计, 获得充放电电流经验计算值表 1 不同型号的软包锂离子动力电池的参数序号电池标称电压 /V 电池标称容量 /Ah I 5 (A) 电池重量 /g Y=0.0066X R= 质量 /g 图 1 不同型号的软包动力锂离子电池质量与 I 5 关系根据表 1 数据, 拟合得到图 1, 由图 1 可见, 软包电池的 I 5 与重量成线性关系, 相关系数 R=0.9834, 线性可由直线 Y=0.0066X 表达钢壳铝壳或塑料壳锂离子动力电池充放电电流 5

7 表 2 为目前市面上一些不同型号的钢壳铝壳或塑料壳动力电池的参数通过对市面上常见的一些钢壳铝壳或塑料壳动力电池参数进行统计, 获得充放电电流经验计算值表 2 不同型号的钢壳铝壳或塑料壳锂离子动力电池的参数序号电池标称电压 /V 电池标称容量 /Ah I 5 (A) 电池重量 /g Y=0.0070X R= 质量 /g 图 2 不同型号的钢壳铝壳或塑料壳锂离子动力电池质量与 I 5 关系 6

8 根据表 2 数据, 拟合得到图 2, 由图 2 可见, 钢壳铝壳或塑料壳锂离子电池的 I 5 与重量成线性关系, 相关系数 R=0.9915, 线性可由直线 Y=0.0070X 表达镍氢动力电池充放电电流表 3 为目前市面上一些不同型号的镍氢动力电池的参数通过对市面上常见的一些镍氢动力电池参数进行统计, 获得充放电电流经验计算值表 3 不同型号的镍氢动力电池的参数序号电池标称电压 /V 电池标称容量 /Ah I 5 (A) 电池重量 /g

3.0 2.5 2.0 Y=0.0108X-0.0757 R=0.9820 I 5 / A 1.5 1.0 0.5 0.

9820, 线性可由直线 Y=0.0108X-0.0757 表达综上所述, 首次充放电电流可由表 4 初步确定图 4 首次充放电电流电池类型充放电电流 /A 废旧软包动力电池 I=0.0066 m+0.

9 Y=0.0108X R= I 5 / A 质量 /g 图 3 不同型号的镍氢动力电池质量与 I 5 关系根据表 3 数据, 拟合得到图 3, 由图 3 可见, 镍氢电池的 I 5 与重量成线性关系, 相关系数 R=0.9820, 线性可由直线 Y=0.0108X 表达综上所述, 首次充放电电流可由表 4 初步确定图 4 首次充放电电流电池类型充放电电流 /A 废旧软包动力电池 I= m 废旧钢壳铝壳或塑料壳动力电池 I= m 废旧镍氢电池 I= m 注 1:m 为动力电池单体质量, 单位为 g 3.2 余能检测试验 1) 锂离子电池单体余能检测试验型号厂家类型 IMR26650E ATL 锂离子电池额定电压 /V 3.7 标称容量 /Ah 2 型号厂家类型 FFH3D3 ATL 锂电池单体额定电压 /V 3.2 8

10 标称能量 /Wh 275 标称容量 /Ah 85 a.imr26650e 电池实验 1.5C 倍率充放电实验 : 在环境温度 20 ±5 的条件下, 设定充电电流 3A, 电压达到 3.9V 停止充电设定放电电流 3A, 电压达到 2.5V 停止放电重复循环 5 次结果见图 Voltage / V st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge Capacity / mah 图 1 IMR26650E 电池在 1.5C 倍率下充放电曲线表 1 IMR26650E 电池在 1.5C 倍率下充放电容量循环次数充电容量 /mah 放电容量 /mah 由图 1 表 1 可知,IMR26650E 电池在 1.5C 倍率下, 充电容量逐渐增大, 至第 5 次充电容量最大放电容量除第 1 次状态不稳定外, 逐渐增大, 至第 5 次放电容量最大 b.ffh3d3 电池实验 0.2C 倍率充放电实验 : 在环境温度 20 ±5 的条件下, 设定充电电流 17A, 电压达到 3.9V 停止充电设定放电电流 17A, 电压达到 2.5V 停止放电重复循环 5 次结果见图 2 9

voltage / V 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0 1st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge 2.8 2.6 2.

11 voltage / V st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge capacity / mah 图 2 FFH3D3 电池在 0.2C 倍率下充放电曲线表 2 FFH3D3 电池在 0.2C 倍率下充放电容量循环次数充电容量 /mah 放电容量 /mah 由图 2 表 2 可知,FFH3D3 电池在 0.3C 倍率下, 充电容量逐渐增大, 至第 5 次充电容量最大放电容量逐渐增大, 至第 5 次放电容量最大 2) 锂离子电池模块余能检测试验型号厂家类型 R5B0S4(2) ATL 锂电池二合一模块额定电压 /V 3.2 标称能量 /Wh 320 标称容量 /Ah C 倍率充放电实验 : 在环境温度 20 ±5 的条件下, 设定充电电流 20A, 电压达到 3.9V 停止充电设定放电电流 20A, 电压达到 2.5V 停止放电重复循环 5 次结果见图 3 10

12 voltage / V st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge capacity / mah 图 3 R5B0S4(2) 电池在 0.2C 倍率下充放电曲线表 3 R5B0S4(2) 电池在 0.2C 倍率下充放电容量循环次数充电容量 /mah 放电容量 /mah 由图 3 表 3 可知,R5B0S4(2) 电池模块在 0.2C 倍率下, 充电容量逐渐衰减, 除去第 1 次含残余电量下充电外, 第 2 次充电容量最大放电容量逐渐衰减, 第 1 次放电容量最大 3) 镍氢电池单体余能检测试验型号厂家类型 250HR33/62 三洋镍氢电池单体额定电压 /V 1.2 标称能量 /Wh - 标称容量 /Ah 6.2~6.6 a. 1C 倍率充放电实验,1.5V 终止充电 : 在环境温度 20 ±5 的条件下, 设定充电电流 6A, 电压达到 1.5V 停止充电设定放电电流 6A, 电压达到 0.9V 停止放电重复循环 5 次结果见图 4 11

13 voltage / V st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge capacity / mah 图 4 250HR33/62 电池在 1C 倍率下充放电曲线 (1.5V 终止充电 ) 表 4 250HR33/62 电池在 1C 倍率下充放电容量 (1.5V 终止充电 ) 循环次数充电容量 /mah 放电容量 /mah 由图 4 表 4 可知,250HR33/62 电池在 1C 倍率下, 充电容量逐渐衰减, 排除第 1 次充电曲线的异常, 第 2 次充电容量最大放电容量逐渐衰减, 第 1 次放电容量最大 b. 1C 倍率充放电实验, 充电 90min: 在环境温度 20 ±5 的条件下, 设定充电电流 6A, 充电 90min 设定放电电流 6A, 电压达到 0.9V 停止放电重复循环 5 次结果见图 5 Voltage / V st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge Capacity / mah 图 5 250HR33/62 电池在 1C 倍率下充放电曲线 ( 充电 90min) 12

表 5 250HR33/62 电池在 1C 倍率下充放电容量 ( 充电 90min) 循环次数 1 2 3 4 5 充电容量 /mah 8992.7 8992.4 8992.3 8992.4 8992.4 放电容量 /mah 6166.8 6083.3 6013.3 5971.1 5951.

14 表 5 250HR33/62 电池在 1C 倍率下充放电容量 ( 充电 90min) 循环次数充电容量 /mah 放电容量 /mah 由图 5 表 5 可知,250HR33/62(3) 电池在 1C 倍率下, 因固定充电 90min, 因此充电容量基本不变放电容量逐渐衰减, 第 1 次放电容量最大 4) 镍氢电池模块余能检测试验型号厂家类型 5MG4-10B759-AL(3) 三洋镍氢电池三合一模块额定电压 /V 6 标称能量 /Wh - 标称容量 /Ah 31~33 1C 倍率充放电实验 : 在环境温度 20 ±5 的条件下, 设定充电电流 6A, 充电 90min 停止设定放电电流 6A, 电压达到 2.7V 停止放电重复循环 5 次结果见图 6 Voltage / V Capacity / mah 1st charge 1st discharge 2nd charge 2nd discharge 3rd charge 3rd discharge 4th charge 4th discharge 5th charge 5th discharge 图 6 250HR33/62(3) 电池在 1C 倍率下充放电曲线 13

15 表 6 250HR33/62(3) 电池在 1C 倍率下充放电容量循环次数充电容量 /mah 放电容量 /mah 由图 6 表 6 可知,250HR33/62(3) 电池在 1C 倍率下, 因固定充电 90min, 因此充电容量基本不变放电容量逐渐增大, 至第 5 次放电容量最大四涉及专利情况本标准为我国首次研究动力电池的余能检测, 不涉及任何已有的专利内容, 与国家及行业其他标准无知识产权和专利冲突五预期效果车用动力电池从电动汽车上报废时, 一般已经使用 2 年左右时间, 经过长时间的路面颠簸水分侵蚀空气氧化, 动力电池可能会出现物理结构的松动和电解液漏液等此外, 长期的充放电循环使用, 动力电池的正负极材料隔膜材料会由于材料微观结构的改变使得材料性能下降, 最终导致动力电池的整体性能会出现极大的衰减, 存在诸多安全隐患因此, 一套适用于废旧动力电池的剩余容量的检测方法, 是保障废旧动力电池二次使用安全的重要前提本标准的实施, 将有助于提高废旧动力电池余能检测的安全性和科学性六同类标准对比在国际和国内的动力电池标准体系中,GB/Z 电动道路车辆用锂离子蓄电池 QC/T 电动汽车用锂离子蓄电池 QC/T 电动汽车用金属氢化物镍蓄电池等都有对动力电池容量检测的相关规定, 但这些规定都是针对新品电池的检测规范, 由于前文提到的安全性等问题, 新品电池的检测规范, 并不适用于废旧品的检测, 因此, 国内尚没有真正针对动力电池余能检测的标准, 本标准是首次对动力电池余能检测方法展开研究七本标准在标准体系中的位置表 7 汽车回收利用标准体系序号项目编号标准编号项目名称 ( 一 ) 回收利用领域标准制定情况 T-339 GB/T 汽车回收利用术语 14

16 T-339 GB/T 汽车部件可回收利用性标识 T-339 制定中道路车辆可再利用性和可回收利用性计算方法 T-322 制定中汽车拆解手册编制规范 T-339 制定中电动汽车用废旧动力电池拆解技术规范 T-339 制定中电动汽车用废旧动力电池余能检测方法 ( 二 ) 禁限用物质领域标准制定情况 T-303 已报批汽车禁用物质要求 T-QC 已报批汽车材料中铅镉的检测方法 T-QC 已报批汽车材料中汞的检测方法 T-QC 已报批汽车材料中六价铬的检测方法 T-QC 已报批 12 立项中制定中 T-303 已报批 ( 三 ) 零部件再制造领域标准制定情况汽车材料中多溴联苯多溴二苯醚的检测方法车内非金属材料及部件挥发性有机物和醛酮类物质检测方法汽车零部件再制造技术规范点燃式压燃式发动机 Q-339 制定中汽车零部件再制造产品标识规范 T-339 GB/T 汽车再制造产品技术规范交流发电机 T-339 GB/T 汽车再制造产品技术规范起动机 T-339 GB/T 汽车再制造产品技术规范转向机 T-339 GB/T 汽车零部件再制造拆解 T-339 GB/T 汽车零部件再制造分类 T-339 GB/T 汽车零部件再制造清洗 T-339 GB/T 汽车零部件再制造出厂验收 T-339 GB/T 汽车零部件再制造装配 T-339 已报批汽车再制造产品技术规范自动变速器 24 立项中制定中汽车再制造产品技术规范机械变速器八重大分歧意见无九标准性质 15

17 本标准不涉及强制性达标参数和试验数据, 建议按照国家推荐性标准立项发布十贯彻标准的要求及措施十一现行标准废止无十二其他说明无 16

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8 及以上 Braava Braava jet i Braava jet Braava jet irobot Braava jet Braava jet ii www.irobot.com/braavajet200 irobot Braava jet irobot 4446040 www.irobot. com Braava jet iii Braava jet 4467630 irobot Braava