謝英豪　余海軍　張銅柱　歐彥楠　李長東

摘 要：本解讀了自2017年7月12日發(fā)布，2018年2月1日實(shí)施的GB/T 34015—2017《車用動(dòng)力電池回收利用余能檢測》，詳盡闡述了標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)條款和相關(guān)要求，為動(dòng)力電池梯次利用企業(yè)、第三方檢測機(jī)構(gòu)、電池生產(chǎn)企業(yè)、整車生產(chǎn)企業(yè)、回收企業(yè)等提供安全、合理、高效的廢舊動(dòng)力電池余能檢測方法。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池；余能檢測；回收利用；電動(dòng)汽車；標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：F713.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-2550（2018）03-0073-05

Interpretation ofGB/T 34015-2017：Recycling of Traction Battery Used in Electric Vehicle — Test of Residual Capacity

XIE Ying-hao1， YU Hai-jun*2，3， ZHANG Tong-zhu4， OU Yan-nan1， LI Chang-dong1，2

（1.Guangdong Brunp Recycling Technology Co， Ltd， Foshan 528244， China；2.Hunan Brunp EV Recycling Co， Ltd， Changsha 410600，China； 3. Central South University， Changsha 410083， China； 4. China Automotive Technology & Research Center， Tianjin 300300， China）

Abstract：GB/T 34015—2017Recycling of traction battery used in electric vehicle —Test of residual capacityhas beenissued in July 12， 2017， and implementation fromFebruary 1， 2018. This paper elaborates the main technical terms and related requirements of the standard， which can provides a safe， reasonable and efficient waste EV battery residual capacity test method for echelon use enterprises， third-party testing organizations， battery manufacturers， vehicle manufacturers and recycling enterprises.

1 標(biāo)準(zhǔn)制訂的背景和意義

1.1 目的和意義

發(fā)展電動(dòng)汽車，對中國實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)振興、建設(shè)汽車強(qiáng)國之夢提供了難得的歷史機(jī)遇，對保障能源安全、實(shí)施節(jié)能減排也具有重要意義。在一系列國家政策鼓勵(lì)下，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，據(jù)工信部裝備工業(yè)司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年新能源汽車生產(chǎn)51.7萬輛，銷售50.7萬輛，其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別為41.7萬輛和40.9萬輛，比上年同期分別增長63.9%和65.1%；產(chǎn)銷量均占新能源汽車產(chǎn)銷的80.7%。

隨著電動(dòng)汽車的使用，動(dòng)力電池容量不斷衰減，行業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為當(dāng)達(dá)到出廠容量的80%時(shí)，動(dòng)力電池不宜繼續(xù)用于電動(dòng)汽車，而從車上退役后可用于儲(chǔ)能等其他領(lǐng)域[1]。電池退役時(shí)的實(shí)際容量是評價(jià)退役電池可否進(jìn)行梯級利用以及梯級利用領(lǐng)域的一個(gè)重要指標(biāo)。

目前針對車用動(dòng)力電池回收利用的檢測環(huán)節(jié)我國首部國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34015-2017《車用動(dòng)力電池回收利用余能檢測》自2018年2月1日實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將保證動(dòng)力電池將規(guī)范退役車用動(dòng)力電池的測試條件和基準(zhǔn)，有利于電池殘余容量的測試與評價(jià)，也利于促進(jìn)退役動(dòng)力電池梯級利用的發(fā)展。

1.2 任務(wù)來源

2013年7月標(biāo)準(zhǔn)牽頭起草單位邦普接到國標(biāo)委《關(guān)于下達(dá)2013年第一批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（國標(biāo)委綜合[2013]56號）通知，標(biāo)準(zhǔn)被列入制修訂計(jì)劃，項(xiàng)目計(jì)劃號為20130118-T-339，屬于首次制訂。

1.3 編制原則

該標(biāo)準(zhǔn)是針對退役車用動(dòng)力電池測試的首部國家標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)制訂之前國內(nèi)外在退役動(dòng)力電池殘余容量測試的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)都不多，該標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是從退役動(dòng)力電池梯級利用的角度，規(guī)范鋰離子電池和鎳氫電池在電池模塊和電池單體級別上的余能檢測，包括檢測要求、檢測流程及檢測方法，標(biāo)準(zhǔn)屬于試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求和方法按GB/T 1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的規(guī)定進(jìn)行編寫，保證標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性。

2 標(biāo)準(zhǔn)的范圍、術(shù)語及主要內(nèi)容

2.1 范圍

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車用廢舊動(dòng)力蓄電池余能檢測的術(shù)語和定義、符號、檢測要求、檢測流程及檢測方法。

該標(biāo)準(zhǔn)適用于車用廢舊鋰離子動(dòng)力蓄電池和金屬氫化物鎳動(dòng)力蓄電池單體、模塊的余能檢測。需要特別注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)不適用于車用廢舊動(dòng)力電池包組的余能檢測。

2.2 術(shù)語

針對車用廢舊動(dòng)力電池，該標(biāo)準(zhǔn)對余能進(jìn)行了如下規(guī)定：動(dòng)力蓄電池從電動(dòng)汽車上移除后剩余的實(shí)際容量。

2.3 主要技術(shù)內(nèi)容

該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容包括余能檢測的外觀檢查、信息收集、電壓判別、首次充放電電流確定、I5確定、材料判別、檢測方法。具體的余能檢測流程見圖1。

3 標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求

3.1 檢測要求

安全要求。檢測過程應(yīng)配備具有蓄電池檢測知識的專業(yè)人員全程值守監(jiān)控。一方面對于未知材料電池的首次測試，需要根據(jù)充放電曲線判斷電池的材料，這要求檢測人員具有電池檢測知識；另外一方面梯次利用電池的安全性相對于新品電池有一定程度的下降[2]，從測試的安全角度考慮要求測試過程全程值守監(jiān)控。檢測場所應(yīng)配備消防必備品，檢測過程應(yīng)采取必要的絕緣措施，如絕緣手套、絕緣鞋（靴）、絕緣工具等[3]。

環(huán)境要求。動(dòng)力蓄電池在余能檢測過程中的環(huán)境要求按GB/T 31486—2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能及試驗(yàn)方法》[4]中6.1.1執(zhí)行。

測量儀器、儀表準(zhǔn)確度要求。動(dòng)力蓄電池在余能檢測過程中的測量儀器、儀表的精確度按GB/T 31486—2015中6.1.2執(zhí)行。測量儀器、儀表的精確度要求與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)保持一致，提高設(shè)備利用率與通用性，避免企業(yè)重復(fù)新增同類型設(shè)備，控制動(dòng)力電池余能檢測與梯次利用的成本。

3.2 檢測流程

檢測流程及檢測項(xiàng)目見圖1。其中外觀檢查。在良好的光線條件下，用目測法檢查動(dòng)力蓄電池模塊、單體的外觀，如有變形、裂紋、漏液等，不應(yīng)對其進(jìn)行余能檢測。對于外觀存在變形、裂紋、漏液等安全隱患的動(dòng)力電池模塊、單體，已不達(dá)到梯次利用的基本要求，沒有必要進(jìn)行余能檢測，可在余能檢測流程的首個(gè)環(huán)節(jié)篩選剔除。用目測法檢查動(dòng)力蓄電池單體、模塊的外觀，如有主動(dòng)保護(hù)線路，應(yīng)去除后再檢測。

信息采集。觀察動(dòng)力蓄電池外觀上的標(biāo)簽，收集動(dòng)力蓄電池基本信息，如標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量等。稱取動(dòng)力蓄電池質(zhì)量，并記錄。采集電池的基本信息為確定首次充放電電流做準(zhǔn)備。

電壓判別。用電壓表檢測動(dòng)力蓄電池的端電壓，初步判定蓄電池類別，并判別電池極性。對于無標(biāo)簽的電池，測量單體電池電壓可以初步判斷是鎳氫電池還是鋰離子電池。對于有標(biāo)簽的電池，測量單體電池電壓可以初步判斷電池是否正常，如果電池電壓不在正常范圍內(nèi)，則沒必要進(jìn)行余能檢測，可直接剔除[5]。

首次充放電電流確定。對于單體蓄電池，有標(biāo)簽且可直接從標(biāo)簽上獲得標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量等信息，根據(jù)信息確定首次充放電電流。無標(biāo)簽或者不可直接從標(biāo)簽上獲得標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量等信息，根據(jù)表1確定首次充放電電流，表1中m為電池單體質(zhì)量（g），Cn為電池單體標(biāo)稱容量（Ah），Un為電池單體標(biāo)稱電壓（V）。當(dāng)電池有標(biāo)簽時(shí)，如標(biāo)稱容量為126Ah的鋼殼鋰離子動(dòng)力蓄電池單體，電池單體首次充放電電流Ic=126/5（A）=25.2A；當(dāng)電池?zé)o標(biāo)簽時(shí)，如對于質(zhì)量為752.1g的鋼殼鋰離子動(dòng)力蓄電池單體，Ic=0.0070×752.1-0.6656（A）=4.599A。

對于蓄電池模塊，有標(biāo)簽且可直接從標(biāo)簽上獲得單體蓄電池?cái)?shù)量、標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量和蓄電池模塊標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量等信息，應(yīng)根據(jù)信息初步確定首次充放電電流。無標(biāo)簽或者不可直接從標(biāo)簽上獲得單體蓄電池?cái)?shù)量、標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量和蓄電池模塊標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量或標(biāo)稱能量等信息，應(yīng)對蓄電池模塊進(jìn)行拆解，并根據(jù)表1確定首次充放電電流，表1中n1為模塊中并聯(lián)單體電池?cái)?shù)量（個(gè)）。當(dāng)電池有標(biāo)簽時(shí)，如對于2并聯(lián)6串聯(lián)的電池模塊，模塊中每個(gè)單體標(biāo)稱能量為46Wh、標(biāo)稱電壓為3.2V，單體類型為軟包鋰離子動(dòng)力蓄電池，電池模塊首次充放電電流，Im=2×46/（5×3.2）（A）=5.75A；當(dāng)電池?zé)o標(biāo)簽時(shí)，如對于2并聯(lián)4串聯(lián)的電池模塊，模塊中每個(gè)單體質(zhì)量為216.2g，單體類型為軟包鋰離子動(dòng)力蓄電池，Im=2×（0.0066×216.2+0.8321）（A）=4.518A。

表1的首次充放電電流計(jì)算式是標(biāo)準(zhǔn)起草編制組收集當(dāng)時(shí)應(yīng)用及報(bào)廢的大量不同廠家、型號的動(dòng)力電池樣本，統(tǒng)計(jì)動(dòng)力電池質(zhì)量與標(biāo)稱容量的數(shù)據(jù)，并擬合數(shù)據(jù)所得。由于數(shù)據(jù)是基于當(dāng)期動(dòng)力電池的制造水平，因此隨著時(shí)間的推移動(dòng)力電池水平不斷提升，能量密度不斷增加，未來適時(shí)修訂該標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)當(dāng)期水平。

5h率放電電流（I5）確定。用電性能檢測儀以首次充放電電流恒流方式進(jìn)行充放電試驗(yàn)，按式I5=Cf/5計(jì)算I5。其中Cf為以首次充放電電流恒流放電測得電池的容量。

材料判別。用電性能檢測儀進(jìn)行充放電試驗(yàn)，根據(jù)電池的充放電測試曲線及電壓平臺(tái)等測試結(jié)果，初步判定電池材料類別。以根據(jù)電池材料類別匹配GB/T31486—2015的要求和企業(yè)技術(shù)條件規(guī)定的相關(guān)測試參數(shù)進(jìn)行余能檢測。

3.3 檢測方法

3.3.1 電池單體

充電。鋰離子蓄電池單體和鎳氫電池單體的的充電規(guī)程按GB/T 31486—2015的要求執(zhí)行，其中充電電流采用I5。測試過程中無論是充電規(guī)程還是放電規(guī)程，均執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，僅對充放電電流作出調(diào)整，這是充分考慮梯次利用電池的應(yīng)用領(lǐng)域所確定。

放電容量和余能。電池單體在室溫下的放電容量按GB/T 31486—2015的要求執(zhí)行，其中放電電流采用I5。測得的室溫下的放電容量為電池單體室溫下的余能，以A·h計(jì)。

3.3.2 電池模塊

充電。鋰離子蓄電池模塊和鎳氫電池模塊的的充電規(guī)程按GB/T31486—2015的要求執(zhí)行，其中充電電流采用I5。梯次利用電池的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?dòng)力電池性能的要求與新品電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池有較大差異，梯次利用電池應(yīng)用領(lǐng)域通常有基站備用電源、光伏儲(chǔ)能、充電站儲(chǔ)能、路燈儲(chǔ)能、家用UPS、低速車、電動(dòng)自行車等，應(yīng)用環(huán)境相對比較溫和，充放電電流要求一般較小，如基站備用電源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2344.1—2011《通信用磷酸鐵鋰電池組第1部分：集成式電池組》[6]中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)充電電流為I5。

放電容量和余能。電池模塊應(yīng)進(jìn)行25℃室溫放電容量、-20℃低溫放電容量和55℃高溫放電容量的測試，測試規(guī)程按GB/T 31486—2015的要求執(zhí)行，其中放電電流采用I5。測得的放電容量為電池模塊在相應(yīng)條件下的余能，以A·h計(jì)。相同地，由于梯次利用領(lǐng)域?qū)﹄姵胤烹婋娏鞯囊筝^溫和，測試容量所用電流一般較小，如基站備用電源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2344.1—2011中規(guī)定的室溫放電容量測試電流為1.0I10等，-10℃低溫放電容量測試電流為1.0I10；YD/T 2344.2—2015《通信用磷酸鐵鋰電池組第2部分：分立式電池組》[7]中規(guī)定室溫放電容量測試電流為1.0I10等，0℃低溫和-10℃低溫放電容量測試電流為1.0I10，40℃低溫和55℃高溫放電放電容量測試電流為1.0I10。

4 小結(jié)

該標(biāo)準(zhǔn)解決了動(dòng)力電池余能檢測的難題，為促進(jìn)動(dòng)力電池梯級利用做出了努力。但是動(dòng)力電池梯次利用還存在很多問題尚未解決，如電池包和電池模組的無損拆解、電池拆解和檢測成本的控制、電池單體的一致性和安全性保證、BMS的通用性和再利用障礙、電池尺寸和型號的多樣化制約、產(chǎn)業(yè)鏈延長導(dǎo)致的危險(xiǎn)品高額運(yùn)輸成本的劇增、最終產(chǎn)品的壽命預(yù)測和保證、缺乏產(chǎn)品認(rèn)證準(zhǔn)入及監(jiān)管機(jī)制、最終產(chǎn)品成本控制及市場定位和競爭力、報(bào)廢后產(chǎn)品溯源及分散式回收等。目前我國梯次利用市場混亂，眾多企業(yè)涌入梯次利用行業(yè)，很多都想趁機(jī)在混亂中分一杯羹。然而新形態(tài)下的環(huán)保是貫穿產(chǎn)品全生命周期的管控，在沒有健全的追溯體系和監(jiān)督機(jī)制約束下應(yīng)謹(jǐn)慎開展動(dòng)力電池梯次利用。

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