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储能系统安全认证中退役电池处理规范要求

三方检测单位 2021-11-25

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随着全球储能产业高速增长,动力电池及储能电池的退役量逐年攀升。退役电池若处理不当,不仅会造成资源浪费,还可能因内部化学特性变化引发起火、爆炸等安全风险,直接影响储能系统整体安全水平。而储能系统安全认证作为保障行业合规性的关键环节,其对退役电池处理的规范要求,既是约束企业行为的准则,也是防范安全隐患、实现资源循环的重要支撑。

退役电池的溯源与分类要求

在储能系统安全认证框架下,退役电池的溯源管理是处理环节的“第一步”。认证要求企业必须建立覆盖电池全生命周期的溯源系统,记录电池的生产厂家、型号、化学类型、出厂日期、使用场景(如集中式储能电站、户用储能)、充电次数、容量衰减数据等信息。这些数据既是判断电池退役原因的依据,也是后续处理方式选择的基础——例如,若电池因过充导致容量骤降,其内部极片可能已受损,处理时需重点防范热失控风险。

分类是溯源后的关键动作。安全认证对退役电池的分类标准通常基于两个维度:一是“状态分类”,即根据电池的物理完整性(如是否鼓包、漏液、极片变形)和性能衰减程度(如容量保持率是否低于80%、内阻是否超过初始值的2倍),分为“可梯次利用”“需维修后利用”“不可利用需拆解”三类;二是“化学类型分类”,如三元锂离子电池、磷酸铁锂电池、钠电池等,不同化学类型的电池在处理时的安全风险差异显著——三元锂电池因含镍钴等重金属,且热稳定性较差,拆解时需更严格的防泄漏和防火措施,而磷酸铁锂电池的电解液腐蚀性相对较低,但容量衰减后的梯次利用价值更高。

值得注意的是,认证机构会对企业的溯源与分类流程进行“双核查”:一方面核查溯源系统的数据完整性,例如是否能通过电池编码追溯到每一节电池的使用历史;另一方面核查分类结果的准确性,例如是否将“轻微鼓包但容量仍有75%”的磷酸铁锂电池错误归为“不可利用”类,避免因分类不当导致资源浪费或安全隐患。

部分地区的认证标准还要求企业在分类时标注“风险等级”——例如,因碰撞导致外壳破损的电池被归为“高风险”,需单独存储并优先处理;而仅因容量衰减退役的电池为“低风险”,可按常规流程处理。这种分级方式能帮助企业优先管控高风险电池,降低处理过程中的安全事故概率。

退役电池的检测与评估规范

检测与评估是判断退役电池“命运”的核心环节,也是安全认证中要求最细化的部分。认证标准通常要求企业对退役电池进行“三步检测”:第一步是“外观与基本性能检测”,包括检查电池是否有漏液、鼓包、外壳裂纹,测量电压、内阻、容量(通过充放电循环测试);第二步是“安全性能检测”,例如通过差示扫描量热仪(DSC)测试电池的热分解温度——若三元锂电池的热分解温度低于200℃,则说明其热稳定性已严重下降,需直接拆解回收;第三步是“一致性检测”,对于拟梯次利用的电池组,需检测单节电池的电压差(通常要求不超过50mV)和内阻差(不超过10mΩ),避免因一致性差导致电池组内部短路。

评估环节则需基于检测数据给出明确结论。例如,安全认证中常见的评估标准包括:若磷酸铁锂电池的容量保持率在70%-80%之间,且热分解温度高于250℃,则可判定为“适合梯次利用”;若三元锂电池的容量保持率低于60%,或出现漏液、极片脱落等物理损坏,则判定为“需拆解回收”。评估报告需包含检测项目、数据、结论及处理建议,且需由具备资质的第三方检测单位签字确认——这是安全认证的“硬要求”,目的是避免企业自行评估的主观性带来的安全风险。

此外,认证标准还要求企业对检测设备进行定期校准。例如,容量测试仪需每季度校准一次,确保测量误差不超过1%;DSC测试仪需每年校准热流量和温度传感器,避免因设备误差导致检测结果失真。这种对设备的严格要求,本质上是为了保证检测与评估的准确性,进而为后续处理环节提供可靠依据。

在实际操作中,部分企业会引入“自动化检测线”来提高效率。例如,通过机器视觉系统快速识别电池的外观缺陷(如鼓包、漏液),通过自动化内阻测试仪同时检测多节电池的内阻,既减少了人工操作的误差,也降低了员工接触危险电池的风险——这种方式也符合安全认证中“降低处理过程安全风险”的核心目标。

梯次利用的安全边界要求

梯次利用是退役电池资源化的重要途径,但也是安全风险的“高发区”——重新组合的电池组若不符合安全要求,可能引发起火、爆炸等事故。因此,安全认证对梯次利用的电池提出了严格的“安全边界”要求。

首先是“电池组的重新设计要求”。认证标准要求,梯次利用的电池组必须重新设计BMS(电池管理系统),以适配退役电池的性能衰减特性。例如,针对容量衰减的电池,BMS需调整充放电截止电压(如将磷酸铁锂电池的充电截止电压从3.65V降至3.5V),避免过充导致热失控;同时,BMS需增加“异常预警功能”,当单节电池的电压或温度超过阈值时,立即切断电路。

其次是“热管理系统的升级要求”。退役电池的热稳定性通常低于新电池,因此梯次利用的电池包必须配备更高效的热管理系统。例如,集中式梯次储能电站的电池包需采用液冷系统(而非传统的风冷),将电池温度控制在20-30℃之间;户用梯次储能电池包需增加温度传感器的密度(每节电池配备一个传感器),确保及时检测到局部过热。

再者是“整包安全测试要求”。认证标准要求,梯次利用的电池包必须通过一系列安全测试,包括针刺测试(模拟电池被异物刺穿的情况)、过充测试(充电至120%额定容量)、短路测试(外部短路10分钟)。例如,针刺测试后,电池包不能起火或爆炸,且温度不超过150℃;过充测试后,电池包需能自动切断充电回路,且无漏液现象。这些测试是梯次利用电池包获得认证的“必经之路”,直接决定了其能否进入市场。

最后是“使用场景的限制要求”。认证标准通常会限制梯次利用电池的使用场景,例如,因碰撞退役的电池不能用于户用储能(风险较高),只能用于低速电动车;因容量衰减退役的三元锂电池不能用于集中式储能电站(规模大,风险扩散快),只能用于分布式小容量储能。这种场景限制,本质上是通过“匹配风险等级”来降低整体安全隐患。

拆解回收的安全操作规范

对于无法梯次利用的退役电池,拆解回收是唯一选择,但拆解过程中存在诸多安全风险——例如,电解液泄漏导致的腐蚀,极片短路引发的火灾,重金属粉尘导致的健康危害。因此,安全认证对拆解回收的操作流程提出了严格规范。

首先是“拆解前的预处理要求”。认证标准要求,拆解前必须对电池进行“彻底放电”——通常采用“盐水放电法”(将电池浸泡在5%的氯化钠溶液中24小时)或“电阻放电法”(用电阻连接电池正负极,缓慢放电至电压低于1V)。彻底放电的目的是消除电池的电能,避免拆解时因短路引发火灾。需要注意的是,三元锂电池不能采用盐水放电法(会加速电解液泄漏),必须用电阻放电法,且放电过程中需全程监控电池温度(不超过40℃)。

其次是“拆解环境的要求”。认证标准要求,拆解车间必须具备“三防”条件:防火(采用防爆电器、安装自动灭火系统)、防腐蚀(地面铺设耐酸瓷砖,墙面涂覆防腐蚀涂料)、通风(每小时通风次数不低于10次,且排风系统需配备活性炭过滤装置,处理电解液挥发的有害气体)。例如,电解液中的六氟磷酸锂遇水会生成氢氟酸(HF),具有强腐蚀性,因此拆解车间的通风系统必须将有害气体收集后中和处理,不能直接排放。

再者是“拆解流程的要求”。认证标准规定了拆解的“顺序”:先拆解电池外壳(用自动化切割机,避免人工敲击导致电池变形),再分离正极片、负极片、电解液、隔膜。例如,正极片的分离需采用“机械剥离法”(用滚筒将正极材料从铝箔上剥离),不能用“酸溶法”(会产生有害废水);电解液的收集需用密闭容器(如聚四氟乙烯桶),避免泄漏。此外,拆解过程中产生的废弃物需分类存储:正极片(含钴、镍)放入耐酸容器,负极片(含石墨)放入防火容器,电解液放入防腐蚀容器。

最后是“员工防护的要求”。认证标准要求,拆解员工必须佩戴“全套防护装备”:防腐蚀手套(丁腈橡胶材质)、护目镜、防毒面具(过滤有机气体和粉尘)、防火工作服。同时,企业需定期对员工进行安全培训,包括电解液泄漏的处理方法(用碳酸氢钠溶液中和)、电池起火的灭火方法(用ABC干粉灭火器,不能用水)。例如,若拆解时电池起火,员工需立即用灭火器对准火源根部喷射,并启动车间的排风系统,避免有害气体积聚。

有害物质的管控与处理要求

退役电池中含有多种有害物质,如三元锂电池中的钴、镍(重金属),电解液中的六氟磷酸锂(腐蚀性物质),隔膜中的聚烯烃(难降解塑料)。安全认证对这些有害物质的管控要求,核心是“全流程可追溯”和“达标排放”。

首先是“有害物质的识别与记录”。认证标准要求企业建立“有害物质清单”,明确电池中每种有害物质的含量(如三元锂电池中钴的含量为5%-10%)、存在位置(如钴在正极片)。清单需随电池的溯源系统更新,确保每批退役电池的有害物质信息可查。

其次是“收集与存储的要求”。认证标准要求,有害物质需“分类收集、单独存储”。例如,重金属(钴、镍)需放入“危废存储柜”(符合GB 18597-2001《危险废物贮存污染控制标准》),存储柜需有防泄漏托盘和警示标识(如“有害废物”“易燃”);电解液需存储在“阴凉通风处”(温度不超过25℃),且远离火源和氧化剂。

再者是“处理与处置的要求”。认证标准要求,有害物质必须交给“有资质的第三方处理企业”——例如,重金属需交给具备“危险废物经营许可证”的企业,采用“湿法冶金”或“火法冶金”回收钴、镍;电解液需交给具备“废液处理资质”的企业,通过“蒸馏法”回收六氟磷酸锂或中和后排放;隔膜需交给具备“塑料回收资质”的企业,采用“热裂解”法回收聚烯烃。企业需保留处理企业的资质证书和处理记录(如转移联单),以便认证机构核查。

最后是“排放达标要求”。认证标准要求,拆解回收过程中产生的废水、废气、废渣必须达标排放。例如,废水的pH值需控制在6-9之间(符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》),废气中的HF浓度需低于1mg/m³(符合GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》);废渣中的重金属浸出浓度需低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》的限值。企业需定期检测排放物的浓度,并向认证机构提交检测报告。

运输与存储的安全要求

退役电池在运输和存储过程中,因碰撞、温度变化等因素,容易引发安全事故——例如,运输中的剧烈碰撞可能导致电池外壳破损,漏液引发腐蚀;存储中的高温可能导致电池热失控,起火爆炸。因此,安全认证对运输与存储提出了严格要求。

运输环节的要求主要包括“包装”“方式”“标识”。认证标准要求,退役电池的包装必须符合UN 38.3《联合国危险货物运输试验和标准手册》的规定:例如,高风险电池(如漏液、鼓包的电池)需采用“防爆包装”(由高强度塑料制成,内部有缓冲材料);低风险电池(如仅容量衰减的电池)需采用“防碰撞包装”(泡沫缓冲材料)。运输方式需选择“专用危险品运输车”(配备灭火器、防泄漏托盘),不能用普通货车运输。此外,包装上需粘贴“警示标识”,包括“易燃”“腐蚀”“小心轻放”,提醒运输人员注意。

存储环节的要求主要包括“环境”“管理”“监控”。认证标准要求,存储仓库需符合“三防”条件:防火(安装自动喷水灭火系统或气体灭火系统)、防潮(湿度不超过60%)、通风(每小时通风次数不低于8次)。仓库内的电池需“分类存放”:高风险电池单独存放(远离其他电池),低风险电池按化学类型分区存放(如三元锂区、磷酸铁锂区)。存储架需采用“防倾倒设计”(固定在地面),避免电池掉落引发碰撞。

监控环节是存储安全的关键。认证标准要求,仓库需安装“智能监控系统”,包括温度传感器(每50平方米一个)、烟雾报警器、摄像头。温度传感器需实时监测仓库温度(超过30℃时报警),烟雾报警器需在检测到烟雾后30秒内发出警报,并联动排风系统。摄像头需覆盖仓库的所有区域,记录电池的存储情况(如是否被移动、是否有漏液)。企业需安排“专人值班”,每2小时巡查一次仓库,检查电池状态(如是否鼓包、漏液)和监控系统运行情况。

此外,认证标准还要求企业制定“运输与存储的应急预案”。例如,运输中发生电池漏液,需立即停车,用防泄漏托盘收集漏液,并用碳酸氢钠溶液中和;存储中发生电池起火,需立即启动灭火系统,疏散人员,并通知消防部门。应急预案需定期演练(每季度一次),确保员工熟悉流程。

企业资质与流程合规性要求

安全认证对处理退役电池的企业提出了“资质门槛”——只有具备相应资质的企业,才能从事退役电池的梯次利用或拆解回收业务。例如,从事拆解回收的企业需具备“危险废物经营许可证”(由环保部门颁发,范围包括“废电池回收”);从事梯次利用的企业需具备“储能产品认证证书”(由认证机构颁发,证明其梯次利用产品符合安全标准);从事运输的企业需具备“危险品运输许可证”(由交通部门颁发)。这些资质是企业进入退役电池处理领域的“通行证”,也是认证机构核查的重点。

流程合规性是资质之外的另一核心要求。认证标准要求企业建立“标准化处理流程”,并形成文件记录(如《退役电池溯源流程》《拆解回收操作手册》《梯次利用测试规范》)。流程文件需明确每一步的操作要求、责任人、时间节点,例如,溯源流程需明确“电池编码的生成规则”“数据录入的时间(退役后24小时内)”“数据审核的责任人(质量经理)”;拆解流程需明确“放电时间(24小时)”“拆解顺序(外壳→正极→负极→电解液)”“废弃物分类标准(正极片放入危废柜)”。

认证机构会对企业的流程合规性进行“现场核查”。例如,核查溯源系统的数据是否完整(如是否有电池的出厂日期、使用场景);核查拆解流程的操作记录(如放电时间、拆解责任人);核查梯次利用的测试报告(如是否有第三方检测单位的签字)。若发现流程不符合要求,认证机构会要求企业“整改”(如补充溯源数据、修改拆解流程),整改完成后重新核查,直至符合标准。

此外,认证标准还要求企业建立“内部审核机制”——每季度对处理流程进行一次内部审核,检查流程的执行情况(如是否有员工未按规定佩戴防护装备)、记录的完整性(如是否有遗漏的拆解记录)、设备的运行情况(如检测设备是否校准)。内部审核报告需提交给认证机构,作为年度认证复核的依据。

应急处置与风险防控要求

退役电池处理过程中,不可避免会出现各种应急情况——如拆解时电池短路起火、存储时电池热失控、运输时电池漏液。安全认证对这些应急情况的处置提出了“精准要求”,目的是将风险降到最低。

首先是“应急设备的配备要求”。认证标准要求企业配备“全套应急设备”,包括:灭火设备(ABC干粉灭火器、二氧化碳灭火器、气体灭火系统)、泄漏收集设备(

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