《電力儲(chǔ)能用超級(jí)電容器》

ICS27.180

F19

備案號(hào)：XXXXX-2019NB

中華人民共和國(guó)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

NB/TXXXXX—2019

電力儲(chǔ)能用超級(jí)電容器

Supercapacitorsforenergystorageinthepowersector

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201*-**-**發(fā)布

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II

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電力儲(chǔ)能用超級(jí)電容器

1.范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力儲(chǔ)能用超級(jí)電容器的規(guī)格、技術(shù)要求和檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于電力儲(chǔ)能用超級(jí)電容器單體和模組。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

GB/T34870.1-2017超級(jí)電容器第1部分：總則

3.術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)

下列術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)適用于本文件。

3.1超級(jí)電容器supercapacitor

一種電化學(xué)儲(chǔ)能器件，性能介于物理電容器和蓄電池之間，至少有一個(gè)電極主要是通過(guò)電極/電解

液界面形成的雙電層電容或電極表面快速氧化還原反應(yīng)形成的贗電容實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，在恒流充電或放電過(guò)程

中其電壓與時(shí)間的關(guān)系曲線通常近似于線性。在本標(biāo)準(zhǔn)中，“電容器”一詞是當(dāng)不需要特別強(qiáng)調(diào)“超級(jí)

電容器”時(shí)的用語(yǔ)。

3.2雙電層超級(jí)電容器electricdouble-layersupercapacitor

采用高比表面積材料作為電極主要材料，通過(guò)極化電解液形成雙電層來(lái)儲(chǔ)能的一類(lèi)超級(jí)電容器，無(wú)

法拉第反應(yīng)，在恒流充放電過(guò)程中其電壓與時(shí)間的關(guān)系曲線近似于線性，最低可放電至0V。

3.3混合型超級(jí)電容器hybridsupercapacitor

一極是雙電層、另一極是非完全雙電層的超級(jí)電容器。

3.4電池型超級(jí)電容器battery-typesupercapacitor

正、負(fù)極均為非完全雙電層的超級(jí)電容器。

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3.5額定充電功率ratedchargepower

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，電容器可持續(xù)工作一定時(shí)間的充電功率。

3.6額定放電功率rateddischargepower

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，電容器可持續(xù)工作一定時(shí)間的放電功率。

3.7初始化充電initialcharge

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，使電容器充電狀態(tài)初始化的過(guò)程。

3.8初始化放電initialdischarge

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，使電容器放電狀態(tài)初始化的過(guò)程。

3.9額定充電能量ratedchargingenergy

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，初始化放電的電容器以額定充電功率充電至充電終止電壓時(shí)的充電

能量。

3.10額定放電能量rateddischargingenergy

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，初始化充電的電容器以額定放電功率放電至放電終止電壓時(shí)的放電

能量。

3.11初始充電能量initialchargingenergy

電容器在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下測(cè)得的充電能量。

3.12初始放電能量initialdischargingenergy

電容器在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下測(cè)得的放電能量。

3.13能量效率energyefficiency

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，電容器的放電能量與充電能量的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。

3.14能量保持率retentionrateofenergy

在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下，電容器的充電能量、放電能量分別與初始充電能量、初始放電能量

的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。

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3.15能量恢復(fù)率recoveryrateofenergy

電容器儲(chǔ)存或開(kāi)路靜置后，在規(guī)定試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法下測(cè)得的充電能量、放電能量分別與初始充

電能量、初始放電能量的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。

3.16起火fire

電容器任何部位發(fā)生持續(xù)時(shí)間大于1s的燃燒?；鸹袄〔粚儆谌紵?/p>

3.17爆炸explosion

電容器殼體破裂，伴隨劇烈響聲，且有固體物質(zhì)等主要成分拋射（安全閥正常開(kāi)啟不包括在此內(nèi)）。

3.18漏液leakage

電容器內(nèi)部液體泄漏到電容器殼體外部。

3.19符號(hào)

n：電容器的額定充電分鐘率，其數(shù)值等于電容器的（額定充電能量/額定充電功率）*60，宜從下

列數(shù)值中選取：0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、12、15、20。

n’：電容器的額定放電分鐘率，其數(shù)值等于電容器的（額定放電能量/額定放電功率）*60，宜從下

列數(shù)值中選?。?.1、0.2、0.5、1、2、5、10、12、15、20。

UR：額定電壓，設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的電容器的最高工作電壓，單位為V。

Umin：最低工作電壓，對(duì)于雙電層電容器，Umin=0.5UR，單位為V。

Eicn：n分鐘率初始充電能量，電容器單體和模組的單位為W·h。

Eidn'：n'分鐘率初始放電能量，電容器單體和模組的單位為W·h。

Ercn：n分鐘率額定充電能量，電容器單體和模組的單位為W·h。

Erdn'：n'分鐘率額定放電能量，電容器單體和模組的單位為W·h。

Prcn：n分鐘率額定充電功率，電容器單體的單位為W，電容器模組的單位為kW。

Prdn'：n'分鐘率額定放電功率，電容器單體的單位為W，電容器模組的單位為kW。

4.規(guī)格

電力儲(chǔ)能用超級(jí)電容器的規(guī)格信息應(yīng)采用易識(shí)別易讀取的編碼或文本形式標(biāo)示于產(chǎn)品外觀或銘牌，

規(guī)格的標(biāo)識(shí)應(yīng)符合下列規(guī)則：

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xSC-Level-EESUmin-UR-Prcn-Prdn'-Ercn-Erdn'

額定放電能量

額定充電能量

額定放電功率

額定充電功率

額定電壓

最低工作電壓

電力儲(chǔ)能用

層級(jí)（Cell/Module）

超級(jí)電容器（雙電層D、混合型H和電池型B）

示例1：雙電層電容器單體，電力儲(chǔ)能用，最低工作電壓1.35V，額定電壓2.7V，額定充電功率135W，

額定放電功率135W，額定充電能量2.2W·h，額定放電能量2.1W·h，標(biāo)識(shí)為：DSC-Cell-EES1.35V-2.7V-135

W-135W-2.2W·h-2.1W·h。

示例2：混合型電容器單體，電力儲(chǔ)能用，最低工作電壓2.2V，額定電壓3.8V，額定充電功率150W，

額定放電功率200W，額定充電能量3.2W·h，額定放電能量3.0W·h，標(biāo)識(shí)為：HSC-Cell-EES2.2V-3.8V-150

W-200W-3.2W·h-3.0W·h。

示例3：電池型電容器模組，電力儲(chǔ)能用，最低工作電壓12.5V，額定電壓20V，額定充電功率0.8kW，

額定放電功率1.2kW，額定充電能量65W·h，額定放電能量62W·h，標(biāo)識(shí)為：BSC-Module-EES12.5V-20V-0.8

kW-1.2kW-65W·h-62W·h。

5.技術(shù)要求

5.1電容器單體

5.1.1外觀

電容器單體的外觀不得有變形及裂紋，表面平整無(wú)毛刺、干燥、無(wú)外傷、無(wú)污物，且標(biāo)識(shí)清晰、正

確。

5.1.2極性

電容器單體端子極性標(biāo)識(shí)應(yīng)正確、清晰。

5.1.3外形尺寸及質(zhì)量

外形尺寸、質(zhì)量應(yīng)與電容器單體技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)一致。

5.1.4初始充放電能量

電容器單體初始充放電能量應(yīng)符合下列要求：

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a)初始充電能量應(yīng)不小于額定充電能量；

b)初始放電能量應(yīng)不小于額定放電能量；

c)能量效率應(yīng)不小于91%；

d)試驗(yàn)樣品的初始充電能量的極差平均值不大于初始充電能量平均值的8%。

e)試驗(yàn)樣品的初始放電能量的極差平均值不大于初始放電能量平均值的8%。

5.1.5倍率充放電性能

電容器單體倍率充放電性能應(yīng)符合表1所列要求。

表1電容器單體的倍率充放電性能技術(shù)要求

電容器單相對(duì)于Prcn充電條件下充電相對(duì)于Prdn'放電條件下放電

充、放電功率能量效率

體類(lèi)型能量的比值能量的比值

2Prcn，2Prdn'≥95%≥95%≥92%

雙電層

4Prcn，4Prdn'≥92%≥92%≥90%

2Prcn，2Prdn'≥93%≥93%≥90%

混合型

4Prcn，4Prdn'≥90%≥90%≥86%

2Prcn，2Prdn'≥91%≥91%≥87%

電池型

4Prcn，4Prdn'≥88%≥88%≥82%

5.1.6高溫充放電性能

電容器單體在(65±2)C下的高溫充放電性能應(yīng)符合表2所列要求。

表2電容器單體高溫充放電性能技術(shù)要求

電容器類(lèi)型相對(duì)于初始充電能量的比值相對(duì)于初始放電能量的比值能量效率

雙電層≥98%≥98%≥93%

混合型≥98%≥98%≥93%

電池型≥98%≥98%≥91%

5.1.7低溫充放電性能

電容器單體在(-20±2)C下的低溫充放電性能應(yīng)符合表3所列要求。

表3電容器單體低溫充放電性能技術(shù)要求

電容器類(lèi)型相對(duì)于初始充電能量的比值相對(duì)于初始放電能量的比值能量效率

雙電層≥90%≥85%≥85%

混合型≥70%≥65%≥75%

電池型≥60%≥55%≥70%

5.1.8能量保持與恢復(fù)能力

電容器單體初始化充電后，在(25±2)C下開(kāi)路靜置7d，其能量保持與恢復(fù)能力應(yīng)符合表4所列要

求。

表4電容器單體能量保持與恢復(fù)能力技術(shù)要求

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電容器類(lèi)型能量保持率充電能量恢復(fù)率放電能量恢復(fù)率

雙電層≥40%≥96%≥96%

混合型≥88%≥95%≥95%

電池型≥90%≥94%≥94%

5.1.9循環(huán)性能

電容器單體循環(huán)性能應(yīng)符合表5所列要求。

表5電容器單體循環(huán)性能技術(shù)要求

電容器類(lèi)型循環(huán)次數(shù)充電能量保持率放電能量保持率

雙電層20000≥93%≥92%

混合型10000≥93%≥92%

電池型5000≥93%≥92%

5.1.10高溫老化性能

電容器單體在(65±2)C下保持額定電壓儲(chǔ)存1000h，恢復(fù)到室溫后其充、放電能量應(yīng)符合表6所

列要求。

表6電容器單體高溫老化性能技術(shù)要求

電容器類(lèi)型充電能量保持率放電能量保持率

雙電層≥83%≥82%

混合型≥82%≥81%

電池型≥81%≥80%

5.1.11安全性能

5.1.11.1過(guò)充電

將電容器單體充電至電壓達(dá)到充電終止電壓的1.5倍或者過(guò)充量達(dá)到額定充電能量的100%，不應(yīng)

起火、爆炸。

5.1.11.2過(guò)放電

將電容器單體放電至電壓達(dá)到0V后，繼續(xù)強(qiáng)制放電至過(guò)放量達(dá)到額定放電能量的50%，不應(yīng)起火、

爆炸、漏液。

5.1.11.3短路

將初始化充電的電容器單體正、負(fù)極經(jīng)外部短路10min，不應(yīng)起火、爆炸。

5.1.11.4跌落

將初始化充電的電容器單體的正極或負(fù)極端子朝下從1.5m高度處自由跌落到水泥地面上1次，不

應(yīng)起火、爆炸、漏液。

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5.1.11.5擠壓

將初始化充電的電容器單體擠壓至電壓達(dá)到0V或單體破裂，不應(yīng)起火、爆炸。

5.1.11.6加熱

將初始化充電的電容器單體以5C/min的速率由環(huán)境溫度升至(130±2)C并保持30min，不應(yīng)起火、

爆炸。

5.1.11.7低氣壓

將初始化充電的電容器單體在11.6kPa的低氣壓環(huán)境中靜置6h，不應(yīng)起火、爆炸、漏液。

5.1.11.8熱失控

觸發(fā)電容器單體達(dá)到熱失控的判定條件，不應(yīng)起火、爆炸。

5.2電容器模組

5.2.1外觀

電容器模組的外觀不得有變形及裂紋，表面應(yīng)干燥、無(wú)外傷、無(wú)污物，排列整齊、連接可靠，且標(biāo)

識(shí)清晰、正確。

5.2.2極性

電容器模組的端子極性標(biāo)識(shí)應(yīng)正確、清晰。

5.2.3外形尺寸及質(zhì)量

外形尺寸、質(zhì)量應(yīng)與電容器模組技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)一致。

5.2.4初始充放電能量

電容器模組初始充放電能量應(yīng)符合下列要求：

a)初始充電能量不小于額定充電能量；

b)初始放電能量不小于額定放電能量；

c)能量效率不小于91%；

d)試驗(yàn)樣品的初始充電能量的極差平均值不大于初始充電能量平均值的8%；

e)試驗(yàn)樣品的初始放電能量的極差平均值不大于初始放電能量平均值的8%。

5.2.5倍率充放電性能

電容器模組倍率充放電性能應(yīng)符合表7所列要求。

表7電容器模組的倍率充放電性能技術(shù)要求

電容器模相對(duì)于Prcn充電條件下充電相對(duì)于Prdn'放電條件下放電

充、放電功率能量效率

組類(lèi)型能量的比值能量的比值

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2Prcn，2Prdn'≥95%≥95%≥92%

雙電層

4Prcn，4Prdn'≥91%≥91%≥88%

2Prcn，2Prdn'≥92%≥92%≥89%

混合型

4Prcn，4Prdn'≥90%≥90%≥84%

2Prcn，2Prdn'≥90%≥90%≥86%

電池型

4Prcn，4Prdn'≥88%≥88%≥82%

5.2.6高溫充放電性能

電容器模組在(65±2)C下的高溫充放電性能應(yīng)符合表8所列要求。

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表8電容器模組高溫充放電性能技術(shù)要求

電容器模組

相對(duì)于初始充電能量的比值相對(duì)于初始放電能量的比值能量效率

類(lèi)型

雙電層≥98%≥98%≥93%

混合型≥98%≥98%≥92%

電池型≥98%≥98%≥90%

5.2.7低溫充放電性能

電容器模組在(-20±2)C下的低溫充放電性能應(yīng)符合表9所列要求。

表9電容器模組低溫充放電性能技術(shù)要求

電容器模組

相對(duì)于初始充電能量的比值相對(duì)于初始放電能量的比值能量效率

類(lèi)型

雙電層≥90%≥85%≥85%

混合型≥70%≥65%≥75%

電池型≥60%≥55%≥70%

5.2.8能量保持與恢復(fù)能力

電容器模組初始化充電后，在(25±2)C下開(kāi)路靜置7d，其能量保持與恢復(fù)能力應(yīng)符合表10所列要

求。

表10電容器模組能量保持與恢復(fù)能力技術(shù)要求

電容器模組類(lèi)型能量保持率充電能量恢復(fù)率放電能量恢復(fù)率

雙電層≥40%≥96%≥96%

混合型≥88%≥95%≥94%

電池型≥90%≥93%≥92%

5.2.9絕緣性能

按最高工作電壓計(jì)算，電容器模組正極與外部裸露可導(dǎo)電部分之間、電容器模組負(fù)極與外部裸露可

導(dǎo)電部分之間的絕緣電阻均不應(yīng)小于1000/V。

5.2.10耐壓性能

在電容器模組正極與外部裸露可導(dǎo)電部分之間、電容器模組負(fù)極與外部裸露可導(dǎo)電部分之間施加相

應(yīng)的電壓，不應(yīng)發(fā)生擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

5.2.11循環(huán)性能

電容器模組的循環(huán)性能應(yīng)符合表11所列要求。

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表11電容器模組循環(huán)性能技術(shù)要求

電容器模組類(lèi)型循環(huán)次數(shù)充電能量保持率放電能量保持率

雙電層10000≥95%≥94%

混合型5000≥95%≥94%

電池型2500≥95%≥94%

5.2.12安全性能

5.2.12.1過(guò)充電

將電容器模組充電至其電壓達(dá)到模組充電終止電壓的2倍或過(guò)充量達(dá)到額定充電能量的100%，不

應(yīng)起火、爆炸。

5.2.12.2過(guò)放電

將電容器模組放電至任一電容器單體電壓達(dá)到0V，繼續(xù)強(qiáng)制放電至過(guò)放量達(dá)到額定放電能量的

50%，不應(yīng)起火、爆炸、漏液。

5.2.12.3短路

將初始化充電的電容器模組正、負(fù)極經(jīng)外部短路10min，不應(yīng)起火、爆炸。

5.2.12.4跌落

將初始化充電的電容器模組的正極或負(fù)極端子朝下從1.2m高度處自由跌落到水泥地面上1次，不

應(yīng)起火、爆炸、漏液。

5.2.12.5擠壓

將電容器模組擠壓至變形量達(dá)到30%，或擠壓力達(dá)到模組質(zhì)量的1000倍和500kN中較大值，不

應(yīng)起火、爆炸。

5.2.12.6加熱

將初始化充電的電容器模組以5C/min的速率由環(huán)境溫度升至(130±2)C并保持30min，不應(yīng)起火、

爆炸。

5.2.12.7鹽霧與高溫高濕

a)在海洋性氣候條件下應(yīng)用的電容器模組應(yīng)滿(mǎn)足鹽霧性能要求，在噴霧-貯存循環(huán)條件下，不應(yīng)起

火、爆炸、漏液，外殼應(yīng)無(wú)破裂現(xiàn)象；

b)在非海洋性氣候條件下應(yīng)用的電容器模組應(yīng)滿(mǎn)足高溫高濕性能要求，在高溫高濕貯存條件下，

不應(yīng)起火、爆炸、漏液，外殼應(yīng)無(wú)破裂現(xiàn)象。

5.2.12.8熱失控?cái)U(kuò)散

將電容器模組中特定位置的電容器單體觸發(fā)達(dá)到熱失控的判定條件，不應(yīng)起火、爆炸，不應(yīng)發(fā)生熱

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失控?cái)U(kuò)散。

6.檢驗(yàn)規(guī)則

6.1檢驗(yàn)分類(lèi)和檢驗(yàn)項(xiàng)目

檢驗(yàn)分為出廠檢驗(yàn)和型式試驗(yàn)，檢驗(yàn)分類(lèi)和檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合表12的規(guī)定。

表12檢驗(yàn)分類(lèi)和檢驗(yàn)項(xiàng)目

樣品數(shù)量/只

試驗(yàn)樣品序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目出廠檢驗(yàn)型式試驗(yàn)

出廠檢驗(yàn)型式試驗(yàn)

1外觀檢驗(yàn)√√全檢全檢

2極性檢測(cè)√√全檢全檢

3外形尺寸和質(zhì)量測(cè)量√全檢

4初始充放電能量試驗(yàn)√√全檢全檢

5倍率充放電性能試驗(yàn)√2

6高溫充放電性能試驗(yàn)√2

7低溫充放電性能試驗(yàn)√2

8能量保持與恢復(fù)能力試驗(yàn)√2

電容器單9循環(huán)性能試驗(yàn)√2

體10高溫老化性能試驗(yàn)√2

11過(guò)充電試驗(yàn)√2

12過(guò)放電試驗(yàn)√2

13短路試驗(yàn)√2

14跌落試驗(yàn)√2

15擠壓試驗(yàn)√2

16加熱試驗(yàn)√2

17低氣壓試驗(yàn)√2

18熱失控試驗(yàn)√2

電容器模1外觀檢驗(yàn)√√全檢全檢

組

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2極性檢測(cè)√√全檢全檢

3外形尺寸和質(zhì)量測(cè)量√√抽檢2%全檢

4初始充放電能量試驗(yàn)√√抽檢2%全檢

5倍率充放電性能試驗(yàn)√1

6高溫充放電性能試驗(yàn)√1

7低溫充放電性能試驗(yàn)√1

8能量保持與恢復(fù)能力試驗(yàn)√1

9絕緣性能試驗(yàn)√√全檢1

10耐壓性能試驗(yàn)√√全檢1

11循環(huán)性能試驗(yàn)√1

12過(guò)放電試驗(yàn)√1

13過(guò)充電試驗(yàn)√