通讯基站及储能用磷酸铁锂电池组技术_老木一支笔专业编制可行性研究分析报告_资金项目立项申请报告

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通讯基站及储能用磷酸铁锂电池组技术

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1　范围
本标准规定了通讯基站及储能用磷酸铁锂电池组的术语和定义、符号、命名、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于通讯基站及储能用磷酸铁锂电池组（以下简称电池组）。
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，仅所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 191　包装储运图示标志
GB/T 2828.1　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/T 2829—2002　周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)
GB/T 2900.41　电工术语　原电池和蓄电池
GB/T 10077　锂原电池分类、型号命名及基本特性
GB/T 17626.2—2006　电磁兼容　试验和测量技术　静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.5—2008　电磁兼容　试验和测量技术　浪涌（冲击）抗扰度试验
YD/T 983—2013　通信电源设备电磁兼容性要求及测量方法
3　术语和定义
GB/T 2900.41、GB/T 10077界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1　
磷酸铁锂单体电池　LiFePO4 battery cell
以磷酸铁锂为正极材料，以石墨、钛酸锂等为负极材料，采用溶解有锂盐的有机电解质为电解液的二次电池。
3.2　
电池管理模块　battery management module（BMM）
主要采集电池组的单体电压、总电压、容量、温度等参数，对电池组充电过程和放电过程进行管理，并为用户提供相关信息。
3.3　
磷酸铁锂电池组　LiFePO4 battery PACK
以磷酸铁锂单体电池为基本单元，通过串并联，并配置电池管理模块等而成的电池组。
3.4　
额定容量　rated capacity
在设计和制造电池时，规定电池在一定放电条件下放出的最低限度的电量值。
3.5　
电能利用率　utslization rate of eleetrieal energy
电池组放电电能与电池组充电消耗电能的比值。
4　符号、命名
4.1　符号
下列符号适用于本文件：
C2：2 h率额定容量，单位Ah。
I2：2 h率放电电流，其数值等于0.5 C2。
4.2　电池组命名

示例：
16IFR48-10-Y，表示该电池组组合使用的是锂离子圆柱形单体电芯，串联数为16，容量为10 Ah，有电池管理模块。
5　技术要求
5.1　性能
5.1.1　外观
电池组外观应符合以下要求：
a) 表面清洁、无明显变形、无机械损伤，端子触点无锈蚀；
b) 表面有必要的产品标识或标记。
5.1.2　极性
端子极性正确，并正确标识。
5.1.3　外型尺寸和质量
电池组外型尺寸及质量应符合产品规范的规定。
5.1.4　电池组电压
电池组电压应符合产品规范的规定。
5.1.5　额定容量
电池组按6.2.1.7试验后，电池组放电容量应不低于额定容量。
5.1.6　低温容量
电池组按6.2.1.8试验后，电池组放电容量应不低于额定容量的40 %。
5.1.7　高温容量
电池组按6.2.1.9试验后，电池组放电容量应不低于额定容量的95 %。
5.1.8　1 h率放电容量
电池组按6.2.1.10试验后，电池组放电容量应不低于额定容量的95 %。
5.1.9　0.5 h率放电容量
电池组按6.2.1.11试验后，电池组放电容量应不低于额定容量的90 %。
5.1.10　荷电保持能力
电池组按6.2.1.12试验后，电池组放电容量应不低于额定容量的90 %。
5.1.11　循环寿命
电池组按6.2.1.13试验后，电池组循环寿命应≥500次。
5.1.12　电能利用率
电池组按6.2.1.14试验后，放电电能不低于充电消耗电能的85 %。
5.2　环境适应性
5.2.1　振动
电池组按6.2.2.1试验后，应不泄露、不起火、不爆炸，其外型尺寸应符合5.1.3的规定，电池组放电不应发生放电电流或电压锐变、泄露、起火、爆炸的现象。
5.2.2　跌落
电池组按6.2.2.2进行跌落试验后，应不泄露、不起火、不爆炸。
5.2.3　温度冲击
电池组按6.2.2.3进行温度冲击试验后，应不变形、不开裂、不漏液，电池组电压应符合5.1.4的规定，并能正常工作。
5.2.4　浮充测试
电池组按照6.2.2.4进行浮充试验后，单体电池电压差应不高于50 mV。
5.2.5　电磁兼容性
5.2.5.1　静电放电抗扰性
电池组应满足GB/T 17626.2—2006等级4的要求；试验后，其外观应无明显变形、漏液、冒烟或爆炸，并能正常工作。
5.2.5.2　传导骚扰限值
电池组应满足YD/T 983—2013等级B的要求；试验后，其外观应无明显变形、漏液、冒烟或爆炸，并能正常工作。
5.2.5.3　辐射骚扰限值
电池组应满足YD/T 983—2013等级B的要求；试验后，其外观应无明显变形、漏液、冒烟或爆炸，并能正常工作。
5.2.5.4　浪涌（冲击）抗扰性
电池组应满足GB/T 17626.5—2008等级4的要求；试验后，其外观应无明显变形、漏液、冒烟或
爆炸，并能正常工作。
5.3　安全性
5.3.1　单体电池
5.3.1.1　短路
单体电池按6.2.3.1.1进行短路试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.1.2　过充
单体电池按6.2.3.1.2进行过充试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.1.3　过放
单体电池按6.2.3.1.3进行过放试验后，应不起火、不爆炸、不漏液。
5.3.1.4　挤压
单体电池按6.2.3.1.4进行挤压试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.1.5　针刺
单体电池按6.2.3.1.5的进行针刺试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.2　电池组
5.3.2.1　短路
电池组按6.2.3.2.1进行短路试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.2.2　过充
电池组按6.2.3.2.2进行过充试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.2.3　过放
电池组按6.2.3.2.3进行过放试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.2.4　挤压
电池组按6.2.3.2.4进行挤压试验后，应不起火、不爆炸。
5.3.2.5　针刺
电池组按6.2.3.2.5的进行针刺试验后，应不起火、不爆炸。
6　试验方法
6.1　检验条件
6.1.1　环境条件
除另有规定外，检验应在温度23 ℃～27 ℃、相对湿度为25 %～85 %、大气压力为85 kPa～106 kPa的环境中进行。
6.1.2　测量仪器、仪表
测量仪器、仪表应按国家计量检定规程校准，并在有效期内。所有测试仪器、仪表应具备足够的精度和稳定性，其精度应高于被测指标精度一个数量级或误差小于被测参数允许误差的三分之一。
6.2　检验方法
6.2.1　性能
6.2.1.1　外观
在良好的光线条件下，用目测法检查电池组的外观。
6.2.1.2　极性
用电压表检测电池组极性并验证标识。
6.2.1.3　外型尺寸和质量
用量具和衡器测量电池组的外型尺寸和质量。
6.2.1.4　电池组电压
用电压表检测电池组正负极两端开路电压，结果应符合5.1.4的要求。
6.2.1.5　标准充电
标准充电要求如下：
a) 充电限制电压为3.6 V×串联模块数；
b) 以1 I2 (A)充电，当电池组电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.02 I2 (A)。
6.2.1.6　标准放电
标准放电要求如下：
a) 放电终止电压为2.5 V×串联模块数；
b) 以1 I2 (A)放电，当电池组电压达到放电终止电压时，放电终止。
6.2.1.7　额定容量
6.2.1.7.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 静置0.5 h～1 h；
c) 按照6.2.1.6方法放电。
6.2.1.7.2　结果应符合5.1.5的要求，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.1.8　低温容量
6.2.1.8.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 在环境温度-20 ℃±2 ℃条件下，静置20 h；
c) 在环境温度-20 ℃±2 ℃条件下，以1 I2 (A)放电，当电池组电压达到放电终止电压时，放电终止。
6.2.1.8.2　如果测试容量低于5.1.6中的规定值，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.1.9　高温容量
6.2.1.9.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 在环境温度55 ℃±2 ℃条件下，静置20 h；
c) 在环境温度55 ℃±2 ℃条件下，以1 I2 (A)放电，当电池组电压达到放电终止电压时，放电终止。
6.2.1.9.2　如果容量低于5.1.7中的规定值，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.1.10　1 h率放电容量
6.2.1.10.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 静置0.5 h～1 h；
c) 以2 I2(A)放电，当电池组电压达到放电终止电压时，放电终止。
6.2.1.10.2　如果容量低于5.1.8中的规定值，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.1.11　0.5 h率放电容量
6.2.1.11.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 静置0.5 h～1 h；
c) 以4 I2(A)放电，当电池组电压达到放电终止电压时，放电终止。
6.2.1.11.2　如果容量低于5.1.9中的规定值，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.1.12　荷电保持能力
6.2.1.12.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 贮存28天；
c) 以1 I2 (A)放电，当电池组电压达到放电终止电压时，放电终止。
6.2.1.12.2　如果容量低于5.1.10中的规定值，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.1.13　循环寿命
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 静置0.5 h～1 h；
c) 电池组按6.2.1.6方法放电；
d) 静置0.5 h～1 h；
e) 按a）～d）步骤连续重复500次或容量保持率＞90 %停止测试。
6.2.1.14　电能利用率
6.2.1.14.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 静置0.5 h～1 h；
c) 电池组按6.2.1.6方法放电。
6.2.1.14.2　计算步骤a）与c）所消耗的电能，用wh表示，并计算出放电与充电的百分比。
6.2.1.14.3　如果电能利用率低于5.1.12中的规定值，可重复a)～c)步骤，直至大于或等于规定值，最多允许3次。
6.2.2　环境适应性
6.2.2.1　振动
6.2.2.1.1　检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 将电池组紧固在振动试验台上，按下述条件进行线性扫频振动实验：
• 振动方向：上下单振动；
• 振动频率：10 Hz～55 Hz；
• 最大加速度：30 m/s²；
• 扫频循环：10次；
• 振动时间：2 h。
6.2.2.1.2　振动试验后，电池组按照6.2.1.6方法放电，结果应符合5.2.1规定。
6.2.2.2　跌落
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 将电池组在三个垂直方向上（插座面除外），各2次自由跌落至厚度为20 mm的硬板上，跌落高度见表1，结果应符合5.2.2的要求。
表1　跌落高度与质量关系
质量＜2 kg 2 kg≤质量＜5 kg 5 kg≤质量＜10 kg 10 kg≤质量＜20 kg 质量≥20 kg
1.0 m 0.75 m 0.5 m 0.25 m 0.2 m
6.2.2.3　温度冲击
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 将电池组放于-40 ℃±2 ℃试验箱内，保持12 h；
c) 将电池组放于70 ℃±2 ℃试验箱内，保持12 h；
d) 重复步骤b）和c）5次，最后将电池组放于25 ℃±2 ℃环境中24 h，结果应符合5.2.3的要求。
6.2.2.4　浮充测试
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 静置12 h；
c) 使用直流电源对电池组进行充电，充电电压3.45 V×串联模块数，充电时间28 d，结果应符合5.2.4的规定。
6.2.2.5　电磁兼容性
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 电池组按照5.2.5电磁兼容性要求进行测试，结果应符合5.2.5的规定。
6.2.3　安全性
所有安全性试验均在有充分安全保护的条件下进行。
6.2.3.1　单体电池
6.2.3.1.1　短路
检测步骤如下：
a) 单体电池按6.2.1.5方法充电；
b) 单体电池正负极用导线短路（导线电阻应小于5 mΩ）1 h，结果应符合5.3.1.1的规定。
6.2.3.1.2　过充
检测步骤如下：
a) 单体电池按6.2.1.5方法充电；
b) 单体电池以1 I2 (A)电流充电，至单体电池电压达到5 V，结果应符合5.3.1.2的规定。
6.2.3.1.3　过放
检测步骤如下：
a) 单体电池按6.2.1.5方法充电；
b) 以1 I2（A）电流放电，直至单体电池电压降为0 V，结果应符合5.3.1.3的规定。
6.2.3.1.4　挤压
检测步骤如下：
a) 单体电池按6.2.1.5方法充电；
b) 挤压方向：垂直于单体电池极板方向施压，挤压头面积不小于20 cm2，挤压程度为直至单体电池壳体破裂或内部短路（单体电池电压变为0 V），结果应符合5.3.1.4的规定。
6.2.3.1.5　针刺
检测步骤如下：
a) 单体电池按6.2.1.5方法充电；
b) 用直径3 mm～8 mm的耐高温钢针、以10 mm/s～40 mm/s的速度，从垂直于单体电池极板的方向贯穿（钢针停留在单体电池中），结果应符合5.3.1.5的规定。
6.2.3.2　电池组
6.2.3.2.1　短路
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 电池组正负极用导线短路（导线电阻应小于5 mΩ）1 h，结果应符合5.3.2.1的规定。
6.2.3.2.2　过充
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 以1 I2(A)电流充电，至电池组电压达到电池标称电压的1.6倍停止充电，静置6小时，结果应符合5.3.2.2的规定。
6.2.3.2.3　过放
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 暂时除去电池管理模块，以1 I2（A）电流放电，直至电池组中有一个单体电池电压降为0 V，结果应符合5.3.2.3的规定。
6.2.3.2.4　挤压
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 按下列条件进行试验：
• 挤压板形式：一侧是平板，一侧是异形板。异形板的半圆柱挤压头的典型直径为75 mm，挤压头间的典型间距为30 mm，挤压板外廓尺寸300 mm×150 mm。
• 挤压方向：垂直于单体电池排列方向施压。
• 挤压程度：挤压至电池组原始尺寸的85 %，保持5 min后再挤压至电池组原始尺寸的50 %。
结果应符合5.3.2.4的规定。
6.2.3.2.5　针刺
检测步骤如下：
a) 电池组按6.2.1.5方法充电；
b) 用直径3 mm～8 mm的耐高温钢针、以10 mm/s～40 mm/s的速度，从垂直于单体电池极板的方向贯穿（钢针停留在单体电池中，至少贯穿3个单体电池），结果应符合5.3.2.5的规定。
7　检验规则
7.1　出厂检验
7.1.1　每一批产品出厂前应在该批产品中按GB/T 2828.1规定抽样进行出厂检验，并保证产品的一致性。
7.1.2　出厂检验的项目见表2，技术要求和试验方法应符合本标准的规定。
表2　出厂检验
序号检验项目要求章条试验方法检查水平合格质量水平
1 外观 5.1.1 6.2.1.1 Ⅱ 1.0
2 极性 5.1.2 6.2.1.2 Ⅱ 1.0
3 外型尺寸及重量 5.1.3 6.2.1.3 Ⅱ 1.0
4 电池组电压 5.1.4 6.2.1.4 Ⅱ 1.0
5 额定容量 5.1.5 6.2.1.7 Ⅱ 1.0
在出厂检验中，若有一项或一项以上不合格时，产品不得出厂。
7.2　型式检验
7.2.1　有下列情况之一必须进行型式检验，通过型式检验，才可进行批量生产：
a) 新产品投产和老产品转产；
b) 停产半年以上恢复生产时；
c) 本次出厂检验结果与上一次型式检验有较大差异时；
d) 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大的改变，可能影响产品质量及性能时；
e) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。
7.2.2　型式检验的项目见表3，要求章条、试验方法、样品数量应符合本标准的规定。
表3　型式检验
序号检验项目要求章条试验方法样品编号检验周期
1 性能外观 5.1.1 6.2.1.1 1#-20# 6个月
2  极性 5.1.2 6.2.1.2 1#-20#
3  外型尺寸及重量 5.1.3 6.2.1.3 1#-20#
4  电池组电压 5.1.4 6.2.1.4 1#-20#
5  额定容量 5.1.5 6.2.1.7 1#-2#
6  低温容量 5.1.6 6.2.1.8 1#-2#
7  高温容量 5.1.7 6.2.1.9 1#-2#
8  1 h率放电容量 5.1.8 6.2.1.10 1#-2#
9  0.5 h率放电容量 5.1.9 6.2.1.11 1#-2#
10  荷电保持能力 5.1.10 6.2.1.12 1#-2#
11  循环寿命 5.1.11 6.2.1.13 3#-4#
12  电能利用率 5.1.12 6.2.1.14 1#-2#
13 环境
适应性振动 5.2.1 6.2.2.1 5#-6#
14  跌落 5.2.2 6.2.2.2 7#-8#
15  温度冲击 5.2.3 6.2.2.3 1#-2#
16  浮充测试 5.2.4 6.2.2.4 1#-2#
17  电磁
兼容性静电放电抗扰性 5.2.5.1 6.2.2.5 9#-10#
18   传导骚扰限值 5.2.5.2  9#-10#
19   辐射骚扰限值 5.2.5.3  9#-10#
20   浪涌（冲击）抗扰性 5.2.5.4  9#-10#
21 安全性单体
电池短路 5.3.1.1 6.2.3.1.1 1#-4#
22   过充 5.3.1.2 6.2.3.1.2 5#-8#
23   过放 5.3.1.3 6.2.3.1.3 9#-12#
24   挤压 5.3.1.4 6.2.3.1.4 13#-16#
25   针刺 5.3.1.5 6.2.3.1.5 17#-20#
26  电池组短路 5.3.2.1 6.2.3.2.1 11#-12#
27   过充 5.3.2.2 6.2.3.2.2 13#-14#
28   过放 5.3.2.3 6.2.3.2.3 15#-16#
29   挤压 5.3.2.4 6.2.3.2.4 17#-18#
30   针刺 5.3.2.5 6.2.3.2.5 19#-20#
备注共需抽样24只单体电池，22组电池组，其中4只为备份单体电池、2组为备份电池组
8　标志、包装、运输、贮存
8.1　标志
8.1.1　电池组标志
电池组标志应包含如下内容：
a) 制造厂名；
b) 产品型号；
c) 制造日期；
d) 商标。
8.1.2　包装箱标志
包装箱标志应包含如下内容：
a) 产品名称、型号规格、数量；
b) 制造厂名、厂址、邮编、电话等；
c) 产品标准编号；
d) 每箱的净重和毛重；
e) 标明防火防潮、不准倒置、易碎轻放等标志。
8.2　包装
8.2.1　符合防潮防振的要求。
8.2.2　包装箱内应装入随同产品提供的文件：
a) 装箱单；
b) 产品合格证；
c) 产品使用说明书；
d) 产品出厂检验报告。
8.3　运输
8.3.1　电池组运输荷电状态应低于90 %，在运输中不得受剧烈机械冲撞、暴晒、雨淋，不得倒置。
8.3.2　电池组在装卸过程中，应轻搬轻放，严防摔掷、翻滚和重压。
8.4　贮存
电池组贮存在干燥、通风、清洁的仓库内，室温0 ℃～40 ℃、相对湿度≤80 %。不允许电池组与酸性物质和其它腐蚀性物质在一起，避免阳光直射，远离热源、火源。

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