| 标准编号 | NB/T 42081-2016 (NB/T42081-2016) | | 中文名称 | 全钒液流电池 单电池性能测试方法 | | 英文名称 | Vanadium flow battery-Test Method for single cell performance | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | K82 | | 国际标准分类 | 27.070 | | 字数估计 | 14,133 | | 发布日期 | 2016-08-16 | | 实施日期 | 2016-12-01 | | 标准依据 | 国家能源局公告2016年第6号;行业标准备案公告2016年第10号(总第202号) | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 42081-2016: 全钒液流电池 单电池性能测试方法
NB/T 42081-2016 英文名称: Vanadium flow battery-Test Method for single cell performance
中 华 人 民 共 和 国
能 源 行 业 标 准
全钒液流电池 单电池性能测试方法
1 范围
本标准规定了全钒液流电池单电池（简称“单电池”）性能测试方法的通用要求、单电池组成、单
电池组装、设备与仪器、测试准备和性能试验方法等内容。
本标准适用于全钒液流电池单电池的性能测试。
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。
3 术语和定义
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 单电池组成
5.1 概述
单电池应包含以下全部或部分组件：
a） 1片离子传导膜；
b） 2块电极；
c） 2块电极框；
d） 2块双极板；
e） 2块集流板；
f） 2块均带有液体进口和出口的端板；
g） 密封件，连接上述部件的密封材料；
h） 紧固件，如螺栓、弹簧和垫圈等；
i） 其他辅助部件。
单电池的组成示意如图 1所示。
图 1 单电池的组成示意
5.2 电极的尺寸
建议电极面积不小于 50cm2。
6 单电池组装
下列组装操作中的一些特定过程应以文件记录下来：
a） 离子传导膜定位；
b） 电极定位；
c） 集流板定位；
d） 双极板定位；
e） 密封件/密封的安装；
f） 固定装置或装配夹具的定位；
g） 装配过程依据的相关规程规定，例如，电极材料压缩率、螺栓紧固次序、压缩弹簧以及最终的扭矩规定。
装配后，应按照本标准 8.3中所述方法检查电池是否有内外漏液。
7 设备与仪器
7.1 设备及功能
通过单电池测试台实现对本标准测试参数的监控和管理。单电池测试台应包含以下设备与功能：
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。
b） 电解液输送设备，实现电解液从储罐到电池的输送；推荐磁力泵，应能满足单电池测试所需
的电解液流量；磁力泵及其接头应为耐酸腐蚀材料，推荐材料为 PVC、PTFE。
c） 充放电控制设备，加载达到单电池设定的电流；充放电过程应既能以恒电流模式又能以恒电
压模式运行。推荐采用恒电流充放电模式。
d） 监控和数据采集设备，实现单电池电压和电流的测量和记录。
e） 负极电解液保护，实现单电池负极电解液密封，推荐惰性气体保护。
f） 电阻测试设备，实现单电池欧姆极化电阻、电化学极化电阻和浓差极化电阻的测量；测量
时，设备的正、负端应该分别与单电池正、负极集流板的输出末端相连，推荐方法为电化学
阻抗谱法或电流中断法，具体测量方法参见附录 A。
7.2 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：用于测量单电池的电压和电流，电压精度至少为 0.1级，电流精度至少为 0.1级；
--测量尺：用于测量样品的长度和宽度，精度至少为 0.1mm；
--流量计：用于测量电解液的流量，流量的精度为其满量程±1.5%。
应按照测量值范围选择测量仪器，测量仪器应按规定的要求进行校正与定期校准。
8 测试准备
8.1 单电池的基本信息
待测单电池的基本信息参见附录 B。
8.2 测试要求
既可以对单个样品依次测试，也可以对多个样品同时测试。测试应连续进行。
8.3 气密性检查
所有用于单电池内外漏检查的材料均应与管路及电池组件相匹配。单电池在测试台安装完成后，
用惰性气体对单电池、管路、测试台进行气密性检查。
将惰性气体（氮气或氦气）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通路进
入单电池的正极（负极）进口，单电池正极（负极）出口处于封闭状态。给管路施压至 0.05MPa 时，
开始测试，并持续 1h 以上，观察压力监测值下降情况；并在所有接口处、所有管路连接接头和各部件
连接处涂上渗漏检测液，检测气体泄漏情况。
8.4 电解液
正极电解液：含有 1.5mol/L VO2+、3mol/L H2SO4的溶液。
NB/ T 42081 - 2016
负极电解液：含有 1.5mol/L V3+、3mol/L H2SO4的溶液。
注1：正负极电解液浓度可由供需双方共同协商确定，应保证正极 VO2+/VO2+和负极 V2+/V3+的摩尔比相等，且正负
极电解液体积和正负极钒离子摩尔总量分别相等。
注 2：推荐电解液温度为 30℃±5℃。
9 性能试验
9.1 试验方法
把所有的输入参数定为设定值。试验过程中，记录电池电压、充放电安时容量和充放电瓦时容
量。从试验结果计算出在试验状态下的库仑效率、能量效率和电压效率。
试验中，应记录以下参考充电特性曲线：
a） 电池电压-时间；
b） 充电安时容量-时间；
c） 充电瓦时容量-时间。
试验中，应记录以下参考放电特性曲线：
a） 电池电压-时间；
b） 放电安时容量-时间；
c） 放电瓦时容量-时间。
9.2 充放电特性曲线
9.2.1 测试过程
按照如下步骤测量单电池的充放电特性曲线：
a） 设定恒定电流，并设定充电截止条件和放电截止条件；
b） 开启电解液输送泵及充放电测试仪；
c） 将单电池充电至充电截止条件；
d） 将单电池以恒定电流进行放电直至放电截止条件；
e） 记录单电池的电池电压-时间曲线、充电安时容量-时间曲线、放电安时容量-时间曲线、充电
瓦时容量-时间曲线、放电瓦时容量-时间曲线；
f） 重复 c）～d）步骤至少 6次。
注：重复 c）～d）步骤时应保证单电池的工作状态和环境状态相同。
9.2.2 结果计算
9.2.2.1 单电池库仑效率按式（1）中计算：
9.4 自放电测试
9.4.1 测试准备
准备相同体积的正极电解液和负极电解液。应保证正极 VO2+/VO2+和负极 V2+/V3+的摩尔比相等，
且正负极钒离子摩尔总量相等。推荐正极电解液中 VO2+/（VO2++VO2+）摩尔比与负极电解液中 V2+/
（V3++V2+）摩尔比均为 90%。
注：正负极电解液浓度也可由供需双方共同协商确定。
9.4.2 测试过程
自放电测试过程如下：
a） 设定放电截止条件；
b）......
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