T/CSNAME 194-2025 船用浸没式液冷磷酸铁锂电池系统技术要求

　　团 体 标 准

　　T/CSNAME 194—2025

　　船用浸没式液冷磷酸铁锂电池系统技术要

　　求

　　Technical requirements for marine immersed liquid-cooled lithium iron phosphate

　　battery systems

　　2025 - 11 - 26 发布 2026 - 02 - 26 实施

　　中国造船工程学会 发 布

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国造船工程学会船舶标准化学术委员会提出。

　　本文件由中国造船工程学会归口。

　　本文件起草单位：武汉三氟新材料科技有限公司、华中科技大学、中能建储能科技(武汉)有限公司、武汉仕云科技有限公司、中国船舶集团有限公司第七〇四研究所、武汉亿纬锂能有限公司、山东齐氟新材料有限公司、伏瓦科技(苏州)有限公司、武汉武创院储能科技有限责任公司、武汉烽火富华电气有限责任公司、山东华氟化工有限责任公司、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、武汉工程大学、武汉科技大学、中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司。

　　本文件主要起草人：张伟、张炜鑫、李浩、颜涛、方琳、曹阳、陈晴、范石林、徐劲林、文涛、赖波、苗昰、郭娟、汪书苹、张磊、李婷。

　　船用浸没式液冷磷酸铁锂电池系统技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了浸没式液冷磷酸铁锂电池系统的组成、要求、性能测试方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。

　　本文件适用于在船舶上固定安装使用的锂电池装置。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 261—2021 闪点的测定 宾斯基—马丁闭口杯法

　　GB/T 267—1988 石油产品闪点与燃点测定法 (开口杯法)

　　GB/T 507—2002 绝缘油 击穿电压测定法

　　GB/T 1690—2010 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐液体试验方法

　　GB/T 10247—2008 粘度测量方法

　　GB/T 10297—2015 非金属固体材料导热系数的测定 热线法

　　GB/T 16265—2008 包装材料试验方法 相容性

　　GB/T 19466.4—2016 塑料 差示扫描量热法(DSC) 第4部分: 比热容的测定

　　GB/T 21605—2008 化学品 急性吸入毒性试验方法

　　GB/T 21606—2022 化学品 急性经皮毒性试验方法

　　GB/T 21609—2008 化学品 急性眼刺激性/腐蚀性试验方法

　　GB 30000.18—2013 化学品分类和标签规范 第18部分：急性毒性

　　中国船级社.船用锂离子电池.2024

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　锂离子蓄电池 lithium-ion battery

　　利用锂离子作为导电离子，在正极和负极之间移动，通过化学能和电能相互转化实现充放电的电池。以下简称“蓄电池”。

　　3.2

　　蓄电池模块 battery module

　　将一个以上蓄电池单体按照串联、并联或串并混联方式组合，且只有一对正负极输出端子， 并作为电源使用的组合体。

　　3.3

　　电池系统 battery system

　　能量存储装置，包括蓄电池模块或蓄电池包的集成、电池管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成。

　　注：蓄电池包指由于电压或功率要求由多个蓄电池单体或蓄电池模块串、并联而成。蓄电池包内应含有为电池系统提供信息(如电压、温度等)的监测电路。

　　3.4

　　浸没式液冷 immersion cooling

　　一种以液体作为传热介质，将发热器件完全浸没在液体中，发热器件与液体直接接触并进行热交换的冷却技术。按照热交换过程中传热介质是否存在相态变化，可分为单相液冷和相变液冷两类。

　　3.5

　　浸没式液冷磷酸铁锂电池系统 immersion-cooled lithium iron phosphate battery system

　　将磷酸铁锂电池模块或磷酸铁锂电池包完全浸没在绝缘冷却液体中，通过液体直接接触电池表面进行散热的电池系统。

　　3.6

　　冷却液 cooling liquid

　　用于浸没式液冷电池系统中传递热量、冷却电池的绝缘液体介质。

　　3.7

　　液冷系统 liquid cooling system

　　将电池浸没在冷却液中，依靠自然对流、强制对流或沸腾相变换热的方式带走热量， 实现对电池进行高效散热的温度调节系统。

　　3.8

　　电池管理系统 battery managements system

　　监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等) ，可以为蓄电池提供通信、安全、蓄电池单体均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　ODP：臭氧耗减潜能值(Ozen Depletion Potential)

　　GWP：全球变暖潜能值(Global Warming Potential)

　　5 系统组成

　　5.1 系统组成

　　电池系统由浸没式液冷系统(以下简称液冷系统)、磷酸铁锂电池包和电池管理系统组成。

　　图1 船用浸没式液冷磷酸铁锂电池系统组成图

　　5.2 浸没式液冷系统

　　液冷系统由冷却液、循环泵、热交换器、流道设计等组成。

　　5.3 磷酸铁锂电池包

　　磷酸铁锂电池包由多个磷酸铁锂蓄电池单体或蓄电池模块串、并联而成，应符合《船用锂离子电池》中5.4.1～5.4.3的要求。

　　5.4 电池管理系统

　　电池管理系统对电池包进行实时监控、管理和保护， 包括数据采集、状态估算、安全保护、均衡控制等功能，应符合《船用锂离子电池》中5.4.1～5.4.3的要求。

　　6 要求

　　6.1 冷却液

　　6.1.1 外观

　　碳氟类冷却液应无浑浊、无颜色。

　　6.1.2 热物性

　　浸没式液冷锂电池系统的冷却液热物性应满足下列要求：

　　a) 比热容：应满足在环境温度 25 ℃以下时，冷却液的比热容大于 1100 J/(kg ·K);

　　b) 热导率：应满足在环境温度 25 ℃以下时，冷却液热传导系数大于 0.06 W/(m ·K);

　　c) 运动黏度：应满足在环境温度 25 ℃以下时，冷却液运动粘度小于 2.0 cSt。

　　6.1.3 兼容性

　　浸没式液冷锂电池系统的兼容性应满足下列要求：

　　a) 对与冷却液长期接触的金属材质，在测试条件下体积和物理性质变化不超过±1%;

　　b) 对与冷却液长期接触的非金属材质，在测试条件下体积重量变化率不超过±3%, ;

　　c) 冷却液不与接触到的浸没式液冷系统中任何材料包括但不限于元器件、结构容器等发生化学反应。

　　6.1.4 电绝缘性

　　浸没式液冷锂电池系统的电绝缘性应满足下列要求：

　　a) 电阻率：未使用的冷却液体积电阻率应大于 1×1010 Ω ·m(测试温度 25 ℃);

　　b) 介电强度：冷却液的介电强度应不低于 40 kv(2.5mm)。

　　6.1.5 安全性

　　冷却液的安全性应满足下列要求：

　　a) 闪点：要求冷却液各组分无闪点;

　　b) 燃点：要求冷却液各组分无闪点;

　　c) 与磷酸铁锂电池材料相容性：无化学反应，长期浸泡后电池性能衰减率小于 5%。

　　6.1.6 毒性

　　浸没式液冷锂电池系统的冷却液毒性应满足下列要求：

　　a) 对兔眼刺激强度为无刺激性 1 级;

　　b) 急性经口 LD50>500 mg/kg，属于低毒级;

　　c) 急性经皮 LD50>500 mg/kg，为类别 5/未分类;

　　d) 急性吸入 LC50>2000 mg/m3，属于低毒级。

　　6.1.7 环保性能

　　冷却液应对陆地环境、大气环境、水生环境无危害：

　　a) 冷却液应不含环境保护标准和废弃排放及降解管控标准等国家政策标准中限制使用的物质;

　　b) 冷却液的 ODP 应为零，GWP 应符合现行国家规范要求;

　　c) 冷却液应不在挥发性有机化合物(VOC)名单内。

　　6.2 液冷系统

　　6.2.1 密封性

　　浸没式液冷系统应能承受0.1 MPa的内部压力，且无泄漏现象。

　　6.2.2 循环方式

　　浸没式液冷系统的循环方式应满足满足下列要求：

　　a) 单相浸没式冷却：冷却液保持单一相态，流速大于等于 0.5 m/s。

　　b) 两相浸没式冷却：支持沸腾传热，冷凝器换热效率大于等于 90%。

　　图2 单相浸没式液冷系统

　　图3 两相浸没式液冷系统

　　6.2.3 流道设计

　　浸没式液冷系统的流道设计应满足电池间隙与流道截面积之比在1:3～1:5。

　　6.2.4 耐腐蚀性和耐磨损性

　　a) 浸没式液冷系统的关键部件表面腐蚀深度不超过0.05mm，且无可见腐蚀产物剥落;

　　b) 关键部件磨损量不超过0.1mm，且磨损后部件的机械性能(如拉伸强度、屈服强度)下降不超过原始值的10%。

　　6.2.5 压力稳定性

　　浸没式液冷系统应能在±0.05 MPa的压力波动范围内稳定运行，且无冷却液泄漏现象。

　　6.2.6 温度控制

　　浸没式液冷系统应能将冷却液温度控制在设定值的±2 ℃范围内，在电池的不同位置测量的冷却液温度差应不超过2 ℃ ,以确保电池组内温度分布均匀。

　　6.2.7 监测与报警

　　浸没式液冷系统应配备相应的监测和报警装置，实时监测冷却液的温度、压力等关键参数， 并具备报警信号功能。

　　6.3 磷酸铁锂电池包

　　6.3.1 外观及结构

　　磷酸铁锂电池包的外观及结构应满足《船用锂离子电池》中5.4.1的要求。

　　6.3.2 性能要求

　　磷酸铁锂电池包的性能应满足《船用锂离子电池》中5.4.2的要求。

　　6.3.3 安全性要求

　　磷酸铁锂电池包的安全性应满足《船用锂离子电池》中5.4.3的要求。

　　6.4 电池管理系统

　　6.4.1 功能要求

　　电池管理系统的功能应满足《船用锂离子电池》中5.5.1的要求。

　　6.4.2 性能要求

　　电池管理系统的性能应满足《船用锂离子电池》中 5.5.2 的要求。

　　7 性能测试方法

　　7.1 冷却液性能测试

　　7.1.1 外观检查

　　25 ℃下，取15 ml碳氟类冷却液加入到25 ml比色管内，用干燥的玻璃擦拭布擦干比色管外壁附着的湿气，采用人工目测在灯光下从轴向透视观察碳氟类冷却液有无浑浊、有无颜色。

　　7.1.2 热物性测试

　　冷却液的热物性测试要求如下：

　　a) 比热容测试按照 GB/T 19466.4—2016 进行测定;

　　b) 热传导系数测试按照 GB/T 10297—2015 进行测定;

　　c) 粘度测试按照 GB/T 10247—2008 进行测定

　　7.1.3 兼容性测试

　　7.1.3.1 兼容性测试时，取一定质量大小的与冷却液接触的材料进行试样，根据材料使用环境做如下预处理：

　　a) 对单相浸没式液冷系统所使用的材料，将待测样品浸泡在密封容器中的碳氟类氟化液中，在高温烘箱中 80 ℃下放置 14 天进行加速老化;

　　b) 对两相浸没式液冷所使用的材料，利用索氏提取器，加热碳氟类冷却液至冷凝回流，不断浸没冲刷并萃取待测样品 48 h。

　　7.1.3.2 具体测试方法如下：

　　a) 对于非金属材质，按照 GB/T 1690—2010 进行测定，取 3 个试样的平均值作为试验结果;

　　b) 对于金属材质，按照 GB/T 16265—2008 进行测定，取 3 个试样的平均值作为试验结果。

　　7.1.4 电绝缘性能测试

　　冷却液的电绝缘性测试应满足下列要求：

　　a) 介电强度测试：

　　按照 GB/T 507—2002 进行测定，三次测量取平均值，并通过击穿后搅拌确保实验结果无明显差异。

　　b) 体积电阻率测试：

　　利用液体体积电阻系数测试仪，在规定温度 (一般为90 ℃±0.5 ℃)下，测量电极杯中施加于碳氟类冷却液浸没的两电极之间的直流电压 (除非另行规定，电场强度为 250 V/mm)与通过该液体稳态电流的比值。

　　7.1.5 安全性测试

　　7.1.5.1 闪点测试

　　按照GB/T 261—2021进行测定。

　　7.1.5.2 燃点测试

　　按照 GB/T 267—1988 进行测定。

　　7.1.6 毒性测试

　　冷却液的毒性测试应按照下列要求执行：

　　a) 急性眼刺激性/腐蚀性试验按照GB/T 21609—2008 进行测定;

　　b) 急性经口毒性试验按照 GB 30000.18—2013 进行测定;

　　c) 急性经皮毒性试验按照 GB/T 21606—2022 进行测定;

　　d) 急性吸入毒性试验按照 GB/T 21605—2008进行测定。

　　7.1.7 环保性能

　　7.1.7.1 冷却液臭氧耗减潜能值

　　冷却液的臭氧耗减潜能值(ODP)测试方法如下：

　　a) 规定以制冷剂 R11 的臭氧破坏影响作为基准，取 R11(一氟三氯甲烷)的 ODP 值为 1，其他物质的 ODP 为相对于 R11 臭氧破坏能力的比值;

　　b) 测试方式：根据化学组分由厂商提供测试方法。

　　7.1.7.2 冷却液全球变暖潜能值

　　冷却液的全球变暖潜能值(GWP)测试方法如下：

　　a) 已有数据的液体见最新版的政府间气候变化专门委员会(IPCC)测定的全球暖化潜势数值;

　　b) 其他液体通过红外线吸收检测仪，根据液体蒸汽物理特性，量测对红外线吸收，并按公式(1)延伸至 100 年加权计算;

　　式中：

　　Rx——目标物质的辐射效率，单位为瓦每平方米每千克(W/m²kg);

　　τx——目标物质的大气寿命，单位为年(y);

　　t——时间范围，单位为年(y);

　　Rc02——二氧化碳的辐射效率，单位为瓦每平方米每千克(W/m²kg);

　　τc02——二氧化碳的等效衰减时间，按100计算，单位为年(y)。

　　7.2 液冷系统

　　7.2.1 密封性

　　7.2.1.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 压力测试装置;

　　b) 压力表;

　　c) 密封容器(用于模拟系统内部环境)。

　　7.2.1.2 测试步骤

　　浸没式液冷系统的密封性测试应按照下列要求执行：

　　a) 将浸没式液冷系统安装于密封容器内，确保所有连接处和密封面均处于正常工作状态;

　　b) 使用压力测试装置向密封容器内施加逐渐增大的压力，直至达到 0.1 MPa;

　　c) 观察并记录系统是否有泄漏现象，包括但不限于冷却液渗出、气体逸出等;

　　d) 若系统无泄漏，则测试通过;否则，需检查并修复泄漏点后重新测试。

　　7.2.2 循环方式

　　7.2.2.1 单相浸没式冷却测试

　　7.2.2.1.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 流速计;

　　b) 温度计;

　　c) 观察窗(用于观察冷却液状态)。

　　7.2.2.1.2 测试步骤

　　单相浸没式冷却测试应按照下列要求执行：

　　a) 启动浸没式液冷系统，使冷却液开始循环;

　　b) 使用流速计测量冷却液的流速，确保流速大于等于 0.5 m/s;

　　c) 观察冷却液的状态，确保其为单一相态(无沸腾、无凝固等现象);

　　d) 记录测试结果，若满足要求则测试通过。

　　7.2.2.2 两相浸没式冷却测试

　　7.2.2.2.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 热交换效率测试仪;

　　b) 温度计;

　　c) 压力计。

　　7.2.2.2.2 测试步骤

　　两相浸没式冷却测试应按照下列要求执行：

　　a) 启动浸没式液冷系统，使冷却液在沸腾状态下循环;

　　b) 使用热交换效率测试仪测量冷凝器的换热效率;

　　c) 记录测试结果。

　　7.2.3 流道设计

　　7.2.3.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 游标卡尺;

　　b) 测量尺;

　　c) 设计图纸。

　　7.2.3.2 测试步骤

　　流道设计测试应按照下列要求执行：

　　a) 使用游标卡尺和测量尺分别测量电池间隙和流道截面积;

　　b) 计算电池间隙与流道截面积之比;

　　c) 对比设计图纸中的要求，若比值在 1:3～1:5 范围内，则测试通过。

　　7.2.4 耐腐蚀性和耐磨损性

　　7.2.4.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 耐腐蚀试验箱;

　　b) 耐磨损试验机;

　　c) 样品(关键部件的材质)。

　　7.2.4.2 测试步骤

　　耐腐蚀性和耐磨损性测试应按照下列要求执行：

　　a) 将样品置于耐腐蚀试验箱中，按照预定的腐蚀条件进行试验;

　　b) 观察并记录样品的腐蚀情况，包括腐蚀速率、腐蚀形态等;

　　c) 将样品置于耐磨损试验机中，按照预定的磨损条件进行试验;

　　d) 观察并记录样品的磨损情况，包括磨损量、磨损形态等;

　　e) 根据试验结果评估样品的耐腐蚀性和耐磨损性是否满足要求。

　　7.2.5 压力稳定性

　　7.2.5.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 压力控制器;

　　b) 压力表;

　　c) 监测系统。

　　7.2.5.2 测试步骤

　　压力稳定性测试应按照下列要求执行：

　　a) 设置压力控制器的压力范围，使其与浸没式液冷系统的规定压力范围一致;

　　b) 启动浸没式液冷系统，并观察压力表的读数;

　　c) 记录系统在规定压力范围内的运行情况，包括压力波动情况、系统稳定性等;

　　d) 若系统能在规定压力范围内稳定运行，且无明显压力波动，则测试通过。

　　7.2.6 温度控制

　　7.2.6.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 温度控制器;

　　b) 温度计;

　　c) 监测系统。

　　7.2.6.2 测试步骤

　　温度控制测试应按照下列要求执行：

　　a) 设置温度控制器的目标温度，使其与浸没式液冷系统的最佳工作温度一致;

　　b) 启动浸没式液冷系统，并观察温度计的读数;

　　c) 记录系统在目标温度下的运行情况，包括温度波动情况、系统稳定性等;

　　d) 若系统能精确控制冷却液的温度，且温度波动在允许范围内，则测试通过。

　　7.2.7 监测与报警

　　7.2.7.1 测试设备

　　测试设备应包括但不限于以下：

　　a) 监测系统;

　　b) 报警装置;

　　c) 模拟故障源。

　　7.2.7.2 测试步骤

　　监测与报警测试应按照下列要求执行：

　　a) 启动浸没式液冷系统，并开启监测和报警装置;

　　b) 使用模拟故障源模拟冷却液温度或压力异常的情况;

　　c) 观察并记录监测系统的读数以及报警装置的反应情况;

　　d) 若监测系统能实时监测关键参数，且报警装置能在出现异常时及时发出报警信号，则测试通过。

　　7.3 磷酸铁锂电池包

　　磷酸铁锂电池包的型式试验项目、技术要求和试验方法按照中国船级社《船用锂离子电池》中7.7的要求进行测试。

　　7.4 电池管理系统

　　电池管理系统的型式试验项目、技术要求和试验方法按照中国船级社《船用锂离子电池》中7.8的要求进行测试。

　　8 检验规则

　　8.1 检验分类

　　检验分为型式检验和出厂检验。

　　8.2 出厂检验

　　8.2.1 每台浸没式液冷磷酸铁锂电池系统应进行出厂检验，并出具合格证。

　　8.2.2 出厂检验项目见表 1。

　　8.3 型式检验

　　8.3.1 有下列情况之一时，应进行型式检验：

　　a) 距离前次型式试验时间超过一年;

　　b) 新产品或转厂产品的试制定型鉴定;

　　c) 结构、材料、工艺的改变足以影响产品性能;

　　d) 停产不少于一年恢复生产;

　　e) 出厂检验结果与型式检验结果有较大差异;

　　f) 国家主管机构提出型式检验要求。

　　8.3.2 型式检验项目见表 1。

　　8.4 判定规则

　　检验的判定规则应符合下列要求：

　　a) 全部检验项目符合要求，判定检验合格;

　　b) 检验项目结果出现不合格项时，允许对设备进行修复和调整后重新检验。若复验结果符合要求，仍判定该台产品检验合格。若仍有不合格项，则判定该台产品为检验不合格，检查项目见表 1。

　　表1 检验项目

　　9 标志、包装、运输和贮存

　　9.1 产品标志

　　产品包装时应在电池组显著位置标明型号、规格、制造商、生产日期等信息。

　　9.2 包装要求

　　包装应采用防震、防潮、防腐蚀材料， 以确保产品在运输和贮存过程中的安全性和完整性。外包装上应明确标示以下信息，并符合GB/T 191的规定：

　　a) 产品名称，标明“浸没式液冷磷酸铁锂电池系统”;

　　b) 警示标识：

　　1) “小心轻放”：提醒搬运人员注意轻拿轻放，避免剧烈震动和撞击;

　　2) “防潮”：指示产品在运输和贮存过程中需保持干燥，防止受潮。

　　c) 其它必要标识，包装上应根据实际需要，添加如“向上”、“易碎物品”等其他符合 GB/T 191标准的图示标志，以进一步保障产品的安全运输;

　　d) 包装材料，应具有良好的防震、防潮、防腐蚀性能， 确保产品在各种环境条件下均能得到有效保护。

　　9.3 运输要求

　　运输过程中应避免剧烈振动和撞击，储存温度控制在-20 ℃~45 ℃。

　　9.4 贮存要求

　　产品应贮存在通风、干燥的室内，不应与有腐蚀性的物品共同存放。