GB/T 34015—2017《車用動(dòng)力電池回收利用 余能檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)解讀

謝英豪　余海軍　張銅柱　歐彥楠　李長(zhǎng)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(cè)》，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(cè)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(cè)方法。

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

中圖分類號(hào)：F713.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(duì)中國(guó)實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)振興、建設(shè)汽車強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)提供了難得的歷史機(jī)遇，對(duì)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(guó)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(zhǎng)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(píng)價(jià)退役電池可否進(jìn)行梯級(jí)利用以及梯級(jí)利用領(lǐng)域的一個(gè)重要指標(biāo)。

目前針對(duì)車用動(dòng)力電池回收利用的檢測(cè)環(huán)節(jié)我國(guó)首部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34015-2017《車用動(dòng)力電池回收利用余能檢測(cè)》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(cè)試條件和基準(zhǔn)，有利于電池殘余容量的測(cè)試與評(píng)價(jià)，也利于促進(jìn)退役動(dòng)力電池梯級(jí)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(guó)標(biāo)委《關(guān)于下達(dá)2013年第一批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（國(guó)標(biāo)委綜合[2013]56號(hào)）通知，標(biāo)準(zhǔn)被列入制修訂計(jì)劃，項(xiàng)目計(jì)劃號(hào)為20130118-T-339，屬于首次制訂。

1.3 編制原則

該標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)退役車用動(dòng)力電池測(cè)試的首部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)制訂之前國(guó)內(nèi)外在退役動(dòng)力電池殘余容量測(cè)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(jí)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(jí)別上的余能檢測(cè)，包括檢測(cè)要求、檢測(cè)流程及檢測(cè)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(cè)的術(shù)語和定義、符號(hào)、檢測(cè)要求、檢測(cè)流程及檢測(cè)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(cè)。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(cè)。

2.2 術(shù)語

針對(duì)車用廢舊動(dòng)力電池，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(cè)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(cè)方法。具體的余能檢測(cè)流程見圖1。

3 標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求

3.1 檢測(cè)要求

安全要求。檢測(cè)過程應(yīng)配備具有蓄電池檢測(cè)知識(shí)的專業(yè)人員全程值守監(jiān)控。一方面對(duì)于未知材料電池的首次測(cè)試，需要根據(jù)充放電曲線判斷電池的材料，這要求檢測(cè)人員具有電池檢測(cè)知識(shí)；另外一方面梯次利用電池的安全性相對(duì)于新品電池有一定程度的下降[2]，從測(cè)試的安全角度考慮要求測(cè)試過程全程值守監(jiān)控。檢測(cè)場(chǎng)所應(yīng)配備消防必備品，檢測(cè)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(cè)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(cè)量?jī)x器、儀表準(zhǔn)確度要求。動(dòng)力蓄電池在余能檢測(cè)過程中的測(cè)量?jī)x器、儀表的精確度按GB/T 31486—2015中6.1.2執(zhí)行。測(cè)量?jī)x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(cè)與梯次利用的成本。

3.2 檢測(cè)流程

檢測(cè)流程及檢測(cè)項(xiàng)目見圖1。其中外觀檢查。在良好的光線條件下，用目測(cè)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(duì)其進(jìn)行余能檢測(cè)。對(duì)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(cè)，可在余能檢測(cè)流程的首個(gè)環(huán)節(jié)篩選剔除。用目測(cè)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(cè)。

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(cè)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(duì)于無標(biāo)簽的電池，測(cè)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(duì)于有標(biāo)簽的電池，測(cè)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(cè)，可直接剔除[5]。

首次充放電電流確定。對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(hào)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(cè)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(cè)得電池的容量。

材料判別。用電性能檢測(cè)儀進(jìn)行充放電試驗(yàn)，根據(jù)電池的充放電測(cè)試曲線及電壓平臺(tái)等測(cè)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(cè)試參數(shù)進(jìn)行余能檢測(cè)。

3.3 檢測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)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(duì)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(cè)試，測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試電流為1.0I10等，-10℃低溫放電容量測(cè)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(cè)試電流為1.0I10等，0℃低溫和-10℃低溫放電容量測(cè)試電流為1.0I10，40℃低溫和55℃高溫放電放電容量測(cè)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(cè)的難題，為促進(jìn)動(dòng)力電池梯級(jí)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(cè)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(hào)的多樣化制約、產(chǎn)業(yè)鏈延長(zhǎng)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(cè)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(chǎng)定位和競(jìng)爭(zhēng)力、報(bào)廢后產(chǎn)品溯源及分散式回收等。目前我國(guó)梯次利用市場(chǎng)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]余海軍，謝英豪，張銅柱. 車用動(dòng)力電池回收技術(shù)進(jìn)展[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2014，24（2）： 448-460.

[2]Yuan Zou， Xiaosong Hu， Hongmin Ma， et al. Combined state of charge and state of health estimation over lithium-ion battery cell cycle lifespan for electric vehicles[J]. Journal of Power Sources， 2015， 273： 793-803.

[3]余海軍，謝英豪，李長(zhǎng)東. 廢舊電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池儲(chǔ)存安全研究[J]. 電源技術(shù)，2015，39（4）： 745-748.

[4]GB/T 31486—2015 電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法[S]. 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[5]李長(zhǎng)東，余海軍，陳清后. 新能源動(dòng)力電池放電剩余容量性能試驗(yàn)研究[J]. 能源研究與管理，2012， （3）： 33-36.

[6]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[S]. 北京： 人民郵電出版社， 2011.

[7]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[S]. 北京： 人民郵電出版社，2015.

[1]謝英豪，歐彥楠，余海軍，等. 廢舊車用動(dòng)力電池安全放電研究[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保，2017，43（9）： 44-47.

[2]謝英豪，余海軍，歐彥楠，等. 動(dòng)力電池回收商業(yè)模式研究[J]. 電源技術(shù)，2017，41（4）： 644-646.

[3]謝英豪，余海軍，黎俊茂，等. 重量法測(cè)定碳包覆磷酸鐵鋰中磷的含量[J]. 理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)，2015，51（8）：1090-1092.

[4]謝英豪，余海軍，歐彥楠，等. 廢舊動(dòng)力電池回收的環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究[J]. 無機(jī)鹽工業(yè)，2015， 47（4）：43-46，61.

[5]Y. H. Xie， H. J. Yu， Y. N. Ou. Determination of phosphorus content in LiFePO4 by improved gravimetric method[J]， Materials Research Innovations， 2015， 19（S5）： 1285-1288.

[6]謝英豪，余海軍，黎俊茂，等. 重鉻酸鉀滴定法測(cè)定碳包覆磷酸鐵鋰中全鐵[J]. 冶金分析， 2014，34（4）： 51-55.

[7]余海軍，黎宇科，歐彥楠，謝英豪. 動(dòng)力電池回收利用調(diào)查及研究[M]//黃永和. 中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2017）. 北京：社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2017：393-404.

[8]余海軍，謝英豪，歐彥楠，等. 動(dòng)力電池編碼與電動(dòng)汽車身份識(shí)別[J]. 電源技術(shù)，2016，40（1）： 113-116.

[9]余海軍，謝英豪，李長(zhǎng)東. 廢舊電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池儲(chǔ)存安全研究[J]. 電源技術(shù)，2015，39（4）： 745-748.

[10]余海軍，謝英豪，張銅柱. 車用動(dòng)力電池回收技術(shù)進(jìn)展[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2014，24（2）： 448-460.

[11]余海軍，謝英豪，李長(zhǎng)東. 廢舊電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池運(yùn)輸安全的試驗(yàn)研究[J]. 安全與環(huán)境工程，2014，21（5）： 170-173.

[12]余海軍，謝英豪，歐彥楠，等. 我國(guó)新能源汽車拆解與回收產(chǎn)業(yè)探析[J]. 環(huán)境科技，2014，3： 66-69.

[13]余海軍，陳臻，謝英豪. 車用動(dòng)力電池單體自動(dòng)化拆解線有害氣體控制實(shí)驗(yàn)研究[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保，2016，42（4）： 39-41.