NB T 10459-2020 锌镍液流电池 通用技术条件.pdf
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1、 ICS 29.220.20 K 84 NB 中 华 人 民 共 和 国 能源 行 业 标 准 NB/T 104592020 锌镍液流电池 通用技术条件 General specification for zinc-nickel flow battery 2020- 10-23 发布 2021- 02-01 实施 国家能源局 发布 NB/T 104592020 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 技术要求 . 3 5 安全要求 . 5 6 试验方法 . 5 7 检验规则 . 9 8 标志、使用说明书 . 10 9 包装、运输、贮
2、存 . 11 NB/T 104592020 II 前 言 本标准按照 GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由能源行业液流电池标准化技术委员会( NEA/TC 23)归口。 本标准起草单位: 中国科学院大连化学物理研究所、机械工业北京电工技术经济研究所、中国电器 工业协会、张家港智电芳华蓄电研究所有限公司、青海百能汇通新能源科技有限公司、陕西华银科技股 份有限公司、中国电力企业联合会、中国质量认证中心、国网冀北电力有限公司、苏州科润新材料股份 有限公司、承德新新钒钛储能技术有限公司、四川星明能源环保科技有限公司、科慕化学(上海)有限 公司。 本标准主要
3、起草人: 张华民、郑琼、李先锋、张亮、程杰、孟琳、郑建伟、汪毅、王刚、陈豪、杨 大伟、杨文君、张达飞、张忠裕。 NB/T 104592020 1 锌镍液流电池 通用技术条件 1 范围 本标准规定了 锌镍液流电池 的技术要求、试验方法、标志、包装、运输和贮存。 本标准 适用于电力储能用 锌镍液流电池 。 其他用途的锌镍液流电池可参考本标准。 本标准的范围如图 1中虚 线框所示。 功率转换系统 电池管理系统 电池支撑系统 电堆 液路循环系统 锌镍液流电池系统 电池系统 功率输入 / 输出 锌镍液流电池储能系统 储能系统 功率输入 / 输出 电堆 电池管理系统 电池支撑系统 电堆 液路循环系统 锌镍
4、液流电池(系统) 图 1 本标准测试范围 注 :电池 支撑 系统是 电池系统的辅助单元,包括换热器 , 通风、 安全 、保护气氛 等 辅助系统 。电池 支撑系统 受 电池管理系统控制。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 2408 塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法 GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则 GB/T 32509 全钒液流电池通用技术条件 GB/T 33339 全钒液流 电池系统 测试方法 GB 50493 石油化工可燃
5、气体和有毒气体检测报警设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 锌镍液流电池 zinc-nickel flow battery NB/T 104592020 2 以 氧化镍 或氢氧化镍 为正极,沉积 /溶解锌为负极、 ZnO在浓碱溶液中溶解形成的锌酸盐为电解液, 并以 锌离子和镍离子间的电化学反应来实现电能与化学能相互转换的储能装置。 又称 锌镍液流电池 。 注: 锌 镍 液流电池主要由电堆、电解液、电解液输送单元(管路、阀门、泵、换热器等)、电池管理系统等部分组 成。 3.2 电解液 electrolyte 锌镍 液流电池的储能介质 ,是由 ZnO在浓碱中溶解形成的锌酸
6、盐 溶液 。 3.3 额定充电功率 rated charging power 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 可持续工作一定时间的充电功率 。 注:引自 GB/T 36276-2018 3.1.6 3.4 额定放电功率 rated discharging power 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 可持续工作一定时间的放电功率 。 注:引自 GB/T 36276-2018 3.1.7 3.5 额定功率 rated power 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 可持 续工作一定时间的功率,包括额定充电功率、额 定放电功率 。 注:引自 GB/T 36276-20
7、18 3.1.8 3.6 额定 充电能量 rated charging energy 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 以额定充电功率充电至充电终止电压时的 瓦时容量 。 3.7 额定 放电能量 rated discharging energy 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 以额定放电功率放电至放电终止电压时的 瓦时容量 。 3.8 最大 能量 Maximum energy capacity NB/T 104592020 3 充满电的 锌镍液流电池 不受放电功率限制放电 直至 放电终止电压 时所放出的瓦时容量。 3.9 荷电状态 state of charge(SOC)
8、 锌镍液流电池 实际可放出的 瓦时容量 与最大 能量 的百分比。 3.10 能量效率 energy efficiency 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 的放电能量与充电能量的比值,用百分数表示 。 注:引自 GB/T 36276-2018 3.1.21 3.11 额定能量效率 rated energy efficiency 在额定充放电功率条件下, 锌镍液流电池 的放电能量与充电能量的比值,用百分数表示 。 3.12 能量保持率 energy retention 在规定试验条件和试验方法下, 锌镍液流电池 的放电能量与 额定 放电 能量的比值,用百分数表示。 3.13 SOC偏差
9、 deviation of SOC 以锌 镍 液流电池的 SOC显示值为示值,以相应的 荷电 状态为真值,取二者在 10%90%区间内的绝 对误差的最大偏差值来表示 SOC准确度,符号表示误差方向, 正值表示示值偏大,负值表示示值偏小 。 3.14 正极电极组件 positive electrode assembly 由 基体电极和负载在其上的活性物质、导电剂、粘结剂组成的 组件 。 3.15 正极基体电极 positive substrate electrode 碳基及金属 基多孔基体(碳毡、碳布、碳纸、泡沫镍等) 。 3.16 NB/T 104592020 4 正极活性物质 positiv
10、e active material 氧化镍或 氢氧化镍 。 3.17 活性物质担载量 loading mass of the active material 氧化镍 或氢氧化镍在 正极 基体 电极 上的负载量,表示单位为 mg/cm2。 3.18 锌沉积 zinc deposition 溶液中的自由锌离子或络合态锌离子通过还原和电结晶过程在导电 基体 表面生成 的 单质锌层 。 3.19 锌沉积面容量 surface capacity of zinc deposition 锌 单质在基体上的沉积量,单位为 mAh/cm2。 4 技术要求 4.1 工作环境 除非另有规定,应在 -20 50,相对
11、湿度 90%, 海拔高度 2000m 的 工作 环境中进行 。 4.2 外观 外 观 应保持清洁 、 平整、无变形, 无外伤、无污物, 无电解液析出和泄漏现象,且 标识清晰、正确 。 4.3 极性 电池极性标识应正确、清晰。 4.4 外形尺寸及质量 外形尺寸、质量应与电池技术规格数据一致。 4.5 额定 放电能量 额定 放电能量 应不低于 产品标出的额定值 。 NB/T 104592020 5 4.6 最大 能量 最大 能量 应不低于 产品标出的 最大 能量值 。 4.7 额定功率 额定 功率 应不低于 产品标出的 额定 功率 值。 4.8 额定能量效率 锌镍液流电池 的 额定能量效率应满足以
12、下要求: 额定放电功率小于 等于 10kW 的 锌镍液流电池 , 额定能量效率 应不低于 65%; 额定放电功率大于 10kW 的 锌镍液流电池 ,额定能量效率 应不低于 70%。 4.9 能量 保持能力 能量 保持率应 不低于 95%。 4.10 额定功率充放电特性曲线 锌镍液流电池 应提供在额定功率充放电条件下的下列充放电特性曲线: a) 充放电 能量 -时间; b) 电压 -时间; c) 充放电功率 -时间。 特性曲线的最大偏差的绝对值应不超过 5%。 4.11 充放电特性曲线 锌镍液流电池 应提供在指定功率充电条 件下 的 充电特性曲线 。 锌镍液流电池 应提供在指定功率放电条件下 的
13、 放电特性曲线 。 充放电特性曲线的类别同 4.10。 特性曲线最大偏差的绝对值应不超过 5%。 4.12 SOC 偏差 SOC最大偏差的绝对值应不超过 5%。 4.13 绝缘电阻 锌镍液流电池 的绝缘电阻应不小于 1 M。 4.14 氢气浓度 NB/T 104592020 6 储液罐 内 氢气的体积百分数应低于 2%。 4.15 阻燃性 锌镍液流电池 的 外壳、储罐、管路 及内部电极组件 应符合 GB/T2408-2008中 8.4.2 HB40(水平级) 和 9.4 V-0(垂直级)的要求。 4.16 过充电保护 锌镍液流电池 应具有过充电保护措施。 4.17 过放电保护 锌镍液流电池 应
14、具有过放电保护措施。 5 试验方法 5.1 试验 条件 5.1.1 试验环境 试验环境应符合下列要求: 除非另有规定,试验应在 252,相对湿度 90%, 海拔高度 2000m 的环境中进行 。 5.1.2 试验装置 试验装置应符合下列要求 : 充放电装置 : 电压 、电流、功率的准确度 0.1%FS; 环境模拟装置:温度 误差为 1,湿度 误差为 3%,温度波动度 2,湿度波动度 5%; 时间测量装置: 误差为 0.1s; 尺寸测量装置: 误差为 1mm; 质量测量装置:准确度 0.1%FS,样品测量误差 0.5%; 绝缘电 阻测试仪: 量程 0.01 M10 G; 氢气浓度测试仪: 误差为
15、 1%。 5.1.3 试验 准备 试验数据记录应符合下列要求: a) 试验开始前,应记录试验样品信息 ; b) 试验过程中,除另有规定外,试验装置设定的数据采集周期不应大于预估的每个试验步骤的充 电或放电时间的 1%; NB/T 104592020 7 c) 试验结束时,应记录试验的过程数据和结果数据 。 5.2 外观 检测 锌镍液流电池 的外观检测按照下列步骤进行: a) 在良好的光线下,用目测法检测电池的外观 ; b) 记录检测结果 ; c) 外观应符合 4.2的要求。 5.3 渗漏检测 锌镍液流电池 的渗 漏测试按照下列步骤进行: a) 将未充电解液的 锌镍液流电池 出液口处于封闭状态;
16、 b) 在 锌镍液流电池 的所有接口处、所有管路连接接头和各个部件连接处(如电极框外侧)涂上渗 漏检测液; 注:渗漏检测液推荐为肥皂水。 c) 在一定的外加压力下,将检漏气体由 锌镍液流电池 的进液口通入; 注:检漏气体推荐为氮气。 d) 观察 锌镍液流电池 是否有冒泡、漏液等渗漏现象; e) 记录上述测试过程的检测结果; f) 测试结果应符合 4.2的要求。 注:初始压力值根据 锌镍液流电池 及材料特性具体设定。 5.4 极性检测 锌镍液流电池 的极性检测按 照下列步骤进行: a) 用电压表检测 锌镍液流电池 的极性 ; b) 记录检测结果 ; c) 极性 应符合 4.3的要求。 5.5 外
17、形尺寸和质量测量 锌镍液流电池 的外形尺寸和质量测量按照下列步骤进行: a) 用量具和衡器测量 锌镍液流电池 的外形尺寸及质量 ; b) 记录检测结果 ; c) 外形尺寸和质量 应符合 4.4的要求。 5.6 额定 放电能量 试验 按照如下步骤,进行 锌镍液流电池 的额定 放电能量 试验 ,其值应符合 4.5的要求。 a) 锌镍液流电池 在 试验环境下 搁置 5h; NB/T 104592020 8 b) 锌镍液流电池 以额定充电功率恒功率充电至电池的充电终止电压,静置 30min; c) 锌镍液流电池 以额定放电功率恒功率放电至电池的放电终止电压,静置 30min; d) 锌镍液流电池 以额
18、定 充电 功率进行 充电 至 充电终止电压 ; e) 锌镍液流电池 以额定 放电 功率进行放电至放 电 终止电压 ; f) 重复 d)e)步骤 3次; g) 记录 锌镍液流电池 最后一次充放电循环的放电 能量 和辅助能耗; h) 按式( 1)进行结果计算。 Ed=Esd-Wsd (1) 式中: Ed锌镍液流电池 统的 净放电 能量 ,单位为瓦时( W.h); Esd由测量仪器记录的 锌镍液流电池 最后一次循环的放电 能量 ,单位为瓦时( W.h); Wsd-由测量仪器记录的 锌镍液流电池 最后一次循环的辅助设备所消耗的能量,单位为瓦时( W.h) 。 注:对于辅助能耗由锌镍液流电池自身供应的
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