ICS29.220.20 K82 NB 备案号：64326-2018 中华人民共和国能源行业标准 NB/T421462018 锌溴液流电池 电极、隔膜、电解液测试方法 Zincbromineflowbattery Test methods of electrodemembrane and electrolyte 2018-04-03发布 2018-07-01实施 国家能源局 发布 NB/T42146—2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》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/TC23）归口。 本标准起草单位：青海百能汇通新能源科技有限公司、中国电器工业协会、中国科学院大连化学物 理研究所、安徽美能储能系统有限公司、上海电器科学研究院、大连融科储能技术发展有限公司、中国 科学院金属研究所、淮安科润膜材料有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所。 本标准主要起草人：孟琳、田超贺、张华民、林燕燕、郑琼、秦小州、卢琛钰、王晓丽、严川伟、 杨波、杨大伟。 本标准为首次制定。 II NB/T42146—2018 锌溴液流电池 电极、隔膜、电解液测试方法 1范围 本标准规定了锌溴液流电池电极、隔膜及电解液性能测试方法。 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/T1040.3 3塑料拉伸性能的测定 第3部分：薄膜和薄片的试验条件 GB/T6672 塑料薄膜和薄片厚度测定机械测量法 GB/T6920—1986水质pH值的测定玻璃电极法 GB/T27503电导率仪的试验溶液 氯化钠溶液制备方法 GB/T29840—2013 3全钒液流电池 术语 NB/T42082—2016 5全钒液流电池 电极测试方法 3术语和定义 GB/T29840一2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T 29840一2013中的一些术语和定义。 3.1 电极组件electrodecomponent 用于收集传导电流，同时提供电化学反应场所的材料，后文简称为电极。 3.2 隔膜membrane 用于分隔正负极电解液，同时在电化学反应时提供离子传输通道，实现离子传导的材料。 3.3 电解液electrolyte 以溴化锌为主要成分，包含一定量的溴络合剂、液溴及其他添加剂的混合溶液，是锌溴液流电池的 储能介质。 3.4 隔膜电阻率 membraneresistivity 在给定的温度和溶液组成条件下，膜厚度方向的电阻率。 注：隔膜电阻率单位为欧姆厘米（Q2·cm）。 1 NB/T42146—2018 3.5 隔膜有效面积 effectiveareaofmembrane 垂直于电流方向并有利于离子传输传导的隔膜的几何面积。 注：隔膜有效面积单位为平方厘米（cm²)。 3.6 隔膜面电阻 membranearearesistance 膜电阻与测试时隔膜有效面积的乘积。 注：膜面电阻单位为欧姆平方厘米（Q2·cm²2)。 3.7 溴分子传输速率 transportrateof Br2 在给定条件下，电解液中溴分子在单位时间内通过单位面积隔膜的传输量。 注：溴分子传输速率单位为摩尔每平方厘米小时［mol/（cm²·h)]。 3.8 电极有效面积 effectiveareaofelectrode 发生电化学反应的电极的几何面积。 [GB/T29840—2013，定义2.12] 4 测试准备 4.1 抽样方法 样品从同一批次或不同批次中随机抽取。 4.2环境要求 试验环境条件： 温度：（25±5）℃。 一空气湿度：5%~95%。 对环境条件有特殊要求的测试，试验环境条件由供需双方协商确定。 4.3 测试仪器精度要求 测试使用的仪器精度要求如下： 一卡尺：用于测试样品的长度和宽度，精度不低于0.1mm。 -电子天平：用于测试样品的质量，精度不低于0.1mg。 微机控制电子万能试验机：用于测试样品的拉伸强度，准确度等级为0.5。 一高度规：用于测试样品的弯曲变形量，精度不低于0.01mm。 测厚仪：用于测试电极和隔膜的厚度，其中测试电极组件测厚仪精度不低于1um，测试隔膜测 厚仪的精度不低于0.1μm。 普通烘箱：温度控制精度不低于1℃。 一恒温槽：控温精度不低于土0.5℃。 pH计：精度不低于0.1pH单位。 2 NB/T42146—2018 分光光度计（可见）：波长准确度不低于土2nm，光度准确度不低于土1%（T）。 一电导率仪：误差不超过1%，量程为10ms/cm~1000ms/cm。 温度计：分度值为0.1℃。 恒温水浴锅：（25土0.2）℃。 精密压力控制器：行程位移精度不低于0.01mm，压力精度不低于0.1N。 万用电表：电压测量精度不低于0.1mV。 恒流电源：电流控制精度不低于1mA。 隔膜电阻测试仪：电压精度不低于1mV，电流精度不低于1mA。 5电极、隔膜、电解液测试 5.1样品要求 用目测法检测电极和隔膜材料样品，必要时辅以检光箱观察，应保证电极和隔膜材料平整、无破损。 如无特殊说明，本标准中所提到的电解液主要成分应包括溴化锌及溴络合剂。 5.2 电极的测试 5.2.1 电极厚度均匀性测试 5.2.1.1 样品制备 样品有效面积为10cm×10cm，样品数量不少于3个，以保证得到3个有效值。 5.2.1.2 测试方法 按照以下步骤进行电极厚度的测试： a） 每次测量前应校准测厚仪的零点，且在每个样品测量后应重新检查其零点： b) 将测厚仪的测量头平缓放下，避免造成样品变形和破损； c) 每个样品的测试点应不少于9个，测试点应均匀分布，如图1所示。 厚度测量位置 图1 厚度测试取点位置示意图 5.2.1.3数据处理 样品的厚度均匀性用厚度标准偏差和厚度离散系数表示。 平均厚度按式（1）计算： (1) n 式中： d一一样品的平均厚度，单位为毫米（mm）； 3 NB/T42146—2018 d，一样品某一点的厚度测量值，单位为毫米（mm）； n测量数据点数。 厚度标准偏差由式（2）计算： Z(d,-a) 0=V (2) n 式中： α一一样品的厚度标准偏差，单位为毫米（mm）： d一样品的平均厚度，单位为毫米（mm）； d—样品某一点的厚度测量值，单位为毫米（mm）； n一测量数据点数。 厚度离散系数由式（3）计算： (3) 式中： 8一一离散系数，反映单位均值上的离散程度； α——样品的厚度标准偏差，单位为毫米（mm）； d一一样品的平均厚度，单位为毫米（mm）。 取3个有效样品为一组，计算出平均值作为试验结果。 5.2.2 2电极电阻率测试 5.2.2.1 样品制备 样品为方形，样品平面尺寸与辅助电极尺寸相同，样品数量不少于3个，以保证得到3个有效值。 5.2.2.2测试方法 5.2.2.2.1按照以下步骤，测量样品电阻率： a) 依据5.2.1测量并计算样品平均厚度d。 b 将样品放置在图2所示装置的辅助电极之间。图2中，由上至下，分别为参考电极（一般使用 铜片）、辅助电极（可使用碳毡或石墨毡）、样品、辅助电极和参考电极。 参考电极 辅助电极 样品 辅助电极 参考电极 压强 图2电极厚度方向电阻率测试示意图 c） 将压强增加到0.1MPa，在参考电极之间外加直流电流I，测量样品两端的电压值。 4 NB/T42146—2018 d）逐渐增加压强，每增加0.05MPa，测量一次样品两端电压值，电压随压强的变化趋势示意图见 图3。 e) 当前电压测量值与前一电压测量值的变化率不大于5%时，认为达到稳定电压值，记录此时电 压值为U，停止测试。 16 14 12 8 6 4 2F 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 压强/MPa 图3 电极电阻率测试中电压随压强变化趋势示意图 5.2.2.2.2本测试方法适用于在施加压力过程中电极本身不发生形变的情况，如在施加压力过程中，电 极发生形状或厚度的变化，可参考NB/T42082一2016中7.2进行测试。 5.2.2.3数据处理 按式（4）计算样品厚度方向的电阻率： U,LW P, = (4) Id 式中： p,—电极在厚度方向的电阻率，单位为欧姆厘米（α2·cm)； U，一电压表示数，单位为毫伏（mV)； 1一一恒流源电流输出值，单位为毫安（mA）： L样品长度，单位为厘米（cm）； W样品宽度，单位为厘米（cm）； d样品平均厚度，单位为厘米（cm）。 取3个有效样品为一组，计算出平均值作为试验结果。 5.2.3电极拉伸性能测试 5.2.3.1样品制备 按照以下步骤制备样品： a）样品沿测试材料长度（x向）和宽度（y向）双向分别等间距截取，按照GB/T1040.3的规定裁 成一定尺寸的哑铃或长条形状。样品边缘应平滑无缺口，可用低倍放大镜检查缺口，舍去边缘 有缺陷的样品。 b) 样品按每个实验方向为一组，每组样品数应满足3次有效试验的要求。 c） 按样品尺寸要求准确打印或画出标线。此标线应对样品不产生任何影响。 5.2.3.2测试方法 按照以下步骤进行测试： 5