ICS29.220.20 K 82 NB 备案号：61507-2018 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 42132 — 2017 全钒液流电池 电堆测试方法 Vanadium flow battery-Test method for vanadium flow battery stacks 2017-11-15发布 2018-03-01实施 国家能源局 发布 NB/T42132—2017 目 次 前言 II 范围.. 规范性引用文件 术语和定义… 4 通用要求.. 设备与仪器 5 测试准备 试验方法· 7 8试验准备及试验报告 附录A（资料性附录） 试验准备 附录B（资料性附录） 试验报告 参考文献 NB/T42132—2017 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：中国科学院大连化学物理研究所、大连融科储能技术发展有限公司、机械工业北 京电工技术经济研究所、上海神力科技有限公司、辽宁金谷炭材料股份有限公司、清华大学、中国科学 院金属研究所、朝阳华鼎储能技术有限公司、中国工程物理研究院电子工程研究所、承德新新钒钛储能 科技有限公司。 本标准主要起草人：张华民、郑琼、邹毅、田超贺、王晓丽、邢枫、卢琛钰、张若谷、李波、王保 国、严川伟、陈晖、李晓兵、张玉贤。 II NB/T42132—2017 全液流电池 电堆测试方法 1范围 本标准规定了全钒液流电池电堆（以下简称“电堆”）测试方法中的术语和定义、通用要求、设备与 仪器、测试准备和试验方法等内容。 本标准适用于全液流电池电堆测试 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/T2828.1—2012 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划 GB/T29840—2013 全液流电池术语 3术语和定义 GB/T29840- 0一2013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 电堆stack 由多个单电池以叠加形式紧固的、具有多个管道和统一电流输出的组合体。 ［GB/T29840——2013, 定义2.21.2J 3.2 电解液利用率 electrolyte utilization 在规定的条件下， 电堆工作时实际放电瓦时容量与理论瓦时容量的比值。 注：改写GB/T29840 0—2013， 定义2.22.12。 3.3 理论瓦时容量theoreticalenergycapacity 根据电解液浓度和体积计算得到的电池充满电后所能提供的全部放电瓦时容量。 注：以标准电极电位确定的电池正负极标准电极电位差应为1.25V，以此计算理论瓦时容量。 [GB/T29840—2013，定义2.22.5] 4通用要求 试验环境条件： 温度：25℃±5℃； 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。 5 设备与仪器 5.1 设备及功能 测试参数的监控和管理包含以下设备与功能： NB/T42132—2017 a) 电解液流量监控设备：实现电解液流量的测试、调节与控制；推荐为体积流量表、质量流量表 或涡轮型流量表等流量计，流量计应由耐酸腐蚀材质组成。 电解液输送设备：实现电解液从储罐到电堆的输送；推荐为磁力泵，泵应能满足电堆测试所需 b) 的电解液流量；泵及其接头应为耐酸腐蚀材料，推荐材料为PVC、PTFE。 充放电控制设备：加载达到电堆设定的电流、电压、功率等；充放电过程可以以恒电流、恒电 压或者恒功率模式运行。推荐采用恒功率充放电模式。 (P 监控和数据采集设备：实现电堆电压和电流、荷电状态（SOC）、电解液流量、流动阻力、电阻 等的测量和记录。 e） 负极电解液保护：使电堆负极电解液避免空气的氧化影响，推荐使用情性气体除氧及密封保护。 f) 液阻测试设备：实现电解液流经电堆的流动阻力的测量：测试装置包括压差计、液体进出输送 管路等。 5.2仪器精度 试验中使用的仪器和器具及其精度要求如下： 充放电测试仪：用于测量电堆的电压和电流，电压精度至少为0.1级，电流精度至少为0.2级： 测量尺：用于测量电堆的几何尺寸，精度至少为0.1级： 流量计：用于测量电解液的流量，流量的精度为其满量程的土1%； 一 一压差计：用于测量电解液流经电堆的流动阻力，压力精度为其满量程土1%； 一绝缘电阻测试仪：测量端板和集流板间的绝缘电阻，量程满足测试要求； 一电池内阻测试仪：测量电堆内阻，仪表精度为其满量程的土0.5%。 6测试准备 6.1# 抽样要求 电堆采用抽样测试。样品按照GB/T2828.1一2012第8章的抽样方法抽取。 6.2电堆的基本信息 电堆的基本信息包括： a） 电堆质量； b） 电堆尺寸； c） 电堆单电池节数： d)E 电极面积； e） 额定电流； 额定电压； g) 额定功率。 6.3电堆操作条件 电堆的操作条件包括： a)E 电解液温度； b)3 充放电运行模式； c）功率或电流密度； 目(P 电解液流量； e）3 充电截止条件； 2 NB/T42132—2017 f）放电截止条件； g）测试循环数。 7试验方法 7.1外观 用目测方法检查电堆外观，检查电堆外表是否清洁、平整，是否有变形、泄漏等；用测量尺测量电 堆几何尺寸。 7.2 内外漏检查 7.2.1外漏检查 所有用于电堆外漏检查的材料均应和管路及电堆组件相匹配。电堆安装完成后，用检漏气体（如氮 气）对电堆进行外漏检查。 将检漏气体通入配置了减压阀、压力传感器、球阀和气体流量计等器件的管路，分别进入电堆的正 极和负极进液口。且电堆正极和负极出液口处于封闭状态，使管路中压力平衡。设定合适的初始压力值， 并在电堆的所有接口处、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，检测 电堆四周检漏气体泄漏情况。 注：初始压力值根据电堆及材料特性具体设定。 7.2.2内漏检查 所有用于电堆内漏检查的材料均应和管路及电堆组件相匹配。电堆安装完成后，用检漏气体（如氮 气）对电堆进行内漏检查。 将检漏气体通入配置了减压阀、压力传感器、球阀和气体流量计等器件的管路，进入电堆的正极或 负极进液口。电堆正极或负极出液口处于封闭状态，使管路中压力平衡。设定合适的初始压力值，测试 时间保持15min以上，观察压力监测值下降情况。 注：初始压力值根据电堆及材料特性具体设定。 7.3电堆内阻 7.3.1测试方法 设定电堆单电池开路电压，用电堆内阻测试仪测试电堆不同开路电压下的电阻R。。 7.3.2数据处理 为了实现电堆间电堆内阻大小的比较，一般以电极面积与电堆开路电压下测得的单电池电阻（R/m） 的乘积，即面电阻表示电堆内阻R： (1) m 式中： R一一电堆内阻，单位为毫欧·平方厘米（mQ·cm²)； R。一一电堆内阻测试仪测得的电堆开路内阻，单位为毫欧（m2)； m电堆单电池节数； S一一电极有效面积，单位为平方厘米（cm²）。 3 NB/T42132—2017 取3个有效样品为一组，计算出平均值作为试验结果。将不同开路电压下计算得到的结果绘制成电 堆内阻一开路电压曲线。 7.4液阻测试 7.4.1测试方法 按照如下步骤进行电堆的液阻测试： a)x 将测试电堆的液体进出口分别和液阻测试设备中的液体进出输送管路连接，压差计的两端分别 与液体进出输送管路相连； b） 在电堆液体进口侧进液，在一定的入口压强下，测量液体流经电堆的进出口压强差，即为该压 强下的电堆液阻△P，△P为电堆液阻，单位为千帕（kPa)； c）逐渐增加施加的入口压强，并重复a）b），每增加50kPa，记录不同液体入口压强下的电堆液阻； 注：推荐测量的入口压强范围为10kPa～500kPa。 d）当前测得的电堆液阻与前一次测得的电堆液阻值的变化率不大于5%时，停止测试。 7.4.2数据处理 取3个有效样品为一组，计算出平均值作为试验结果。将不同入口压强下得到的结果绘制成电堆液 阻一压强曲线。 7.5 5充放电性能 7.5.1概述 设定6.3中电堆的操作条件，包括电解液温度、充放电运行模式、功率或电流密度、电解液流量、 充放电截止条件以及测试循环数。通过充放电测试仪进行充放电性能测试，由试验结果计算出试验状态 下的库仑效率、能量效率、电压效率和电解液利用率。 7.5.2充放电性能测试 按照如下步骤进行电堆的充放电性能测试： a）在设定的电堆操作条件下，开启电解液输送泵及充放电测试仪； b）将电堆充电至充电截止条件； c）将电堆放电至放电截止条件； d）重复b）～c）步骤至少3次。 注：重复b）～c）步骤时应保证电堆的工作状态和环境状态相同。 7.5.3结果计算 7.5.3.1电堆库仑效率按式（2）中计算。 (2) nc A 式中： c——电堆库仑效率，%； nc A一一电堆连续3个有效循环的放电平均安时容量，单位为安时（Ah)； A。一一电堆连续3个有效循环的充电平均安时容量，单位为安时（Ah）。 4