NB/T42132—2017

全釩液流電池電堆測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了全釩液流電池電堆（以下簡稱“電堆”）測試方法中的術語和定義、通用要求、

設備與儀器、測試準備和試驗方法等內容。

本文件適用于全釩液流電池電堆測試。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅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/T2828.1-2012計數抽樣檢驗程序

GB/T29840-2013全釩液流電池術語

3術語和定義

GB/T29840-2013界定的以及下列術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了

GB/T29840-2013中的一些術語和定義。

3.1

電堆stack

由多個單電池以疊加形式緊固的、具有多個管道和統(tǒng)一電流輸出的組合體。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.21.2]

3.2

電解液利用率electrolyteutilization

在規(guī)定的條件下，電堆工作時實際放電瓦時容量與理論瓦時容量的比值。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.22.12，改寫]

3.3

理論瓦時容量theoreticalenergycapacity

根據電解液濃度和體積計算得到的電池充滿電后所能提供的全部放電瓦時容量。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.22.5]

注：以標準電極電位確定的電池正負極標準電極電位差應為1.25V，以此計算理論瓦時容量。

3.4

荷電狀態(tài)stateofcharge;SOC

NB/T42132—2017

電池實際（剩余）可放出的瓦時容量與實際可放出的最大瓦時容量的比值。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.22.4]

3.5

充電限制電壓chargeterminationcondition

由制造商定義，充電時，電池直流側允許的最高（充電時）的電壓。

3.6

放電限制電壓dischargeterminationcondition

由制造商定義，放電時，電池直流側允許的最低（放電時）電壓。

4通用要求

試驗環(huán)境條件：

——溫度：25℃±5℃；

——空氣濕度：5%～95%。

對環(huán)境條件有特殊要求的測試，試驗環(huán)境條件由供需雙方協(xié)商確定。

5設備與儀器

5.1設備及功能

測試參數的監(jiān)控和管理包含以下設備與功能：

a)電解液流量監(jiān)控設備：實現(xiàn)電解液流量的測試、調節(jié)與控制；推薦為體積流量表、質量

流量表或渦輪型流量表等流量計，流量計應由耐酸腐蝕材質組成；

b)電解液輸送設備：實現(xiàn)電解液從儲罐到電堆的輸送；推薦為磁力泵，泵應能滿足電堆測

試所需的電解液流量；泵及其接頭應為耐酸腐蝕材料，推薦材料為PVC、PTFE；

c)充放電控制設備：加載達到電堆設定的電流、電壓、功率等；充放電過程可以以恒電流、

恒電壓或者恒功率模式運行。推薦采用恒功率充放電模式；

d)監(jiān)控和數據采集設備：實現(xiàn)電堆電壓和電流、荷電狀態(tài)（SOC）、電解液流量、電阻等的

測量和記錄；

e)負極電解液保護：使電堆負極電解液避免空氣的氧化影響，推薦使用惰性氣體除氧及密

封保護；

5.2儀器精度

試驗中使用的儀器和器具及其精度要求如下：

——充放電測試儀：用于測量電堆的電壓和電流，電壓精度至少為0.2級，電流精度至少為

0.2級；

——測量尺：用于測量電堆的幾何尺寸，精度至少為0.1級；

——流量計：用于測量電解液的流量，流量的精度為其滿量程的±1%；

——絕緣電阻測試儀：測量端板和集流板間的絕緣電阻，量程滿足測試要求；

NB/T42132—2017

——電池內阻測試儀：測量電堆內阻，儀表精度為其滿量程的±0.5%。

6測試準備

6.1抽樣要求

電堆采用抽樣測試。樣品按照GB/T2828.1-2012第8章的抽樣方法抽取。

6.2電堆的基本信息

電堆的基本信息包括：

a)電堆重量；

b)電堆尺寸；

c)電堆單電池節(jié)數；

d)額定電流；

e)額定電壓；

f)額定功率。

6.3電堆操作條件

電堆的操作條件包括：

a)電解液溫度；

b)充放電運行模式；

c)功率或電流；

d)電解液流量；

e)充電截止條件；

f)放電截止條件；

g)SOC范圍；

h)測試循環(huán)數。

7試驗方法

7.1外觀

用目測方法檢查電堆外觀，檢查電堆外表是否清潔、平整，是否有變形、泄漏等；用測量尺測

量電堆幾何尺寸。

7.2內外漏檢查

7.2.1外漏檢查

按照如下步驟進行電堆的外漏檢查：

a)將所有用于電堆外漏檢查的材料均應和管路及電堆組件相匹配，正極和負極管路通路均按

照減壓閥、壓力傳感器、球閥和氣體流量計的順序連接；

b)電堆正極和負極出液口保持封閉狀態(tài)；

c)設置一定的初始壓力值，將檢漏氣體通過正極和負極進液口分別通入上述正極和負極通

路；

d)在電堆的所有接口處、所有管路連接接頭和各個部件連接處（如電極框外側）涂上滲漏檢

測液，測試時間保持10min以上，檢測電堆四周檢漏氣體泄漏情況。

注1：初始壓力值建議為制造商標稱的最大壓力允許值的1.2倍。

NB/T42132—2017

注2：檢漏氣體推薦為氮氣。

7.2.2內漏檢查

按照如下步驟進行電堆的內漏檢查：

e)將所有用于電堆內漏檢查的材料均應和管路及電堆組件相匹配，正極和負極管路通路均按

照減壓閥、壓力傳感器、球閥和氣體流量計的順序連接；

f)電堆正極和負極出液口保持封閉狀態(tài)；

g)設置一定的初始壓力值，將檢漏氣體通過正極和負極進液口分別通入上述正極和負極通

路，通氣測試時間保持10min以上，觀察壓力監(jiān)測值下降情況。

注1：初始壓力值建議為制造商標稱的最大壓力允許值的1.2倍。

注2：檢漏氣體推薦為氮氣。

7.3電堆內阻

7.3.1測試方法

設定電堆開路電壓，用電堆內阻測試儀測試電堆在設定SOC狀態(tài)下的電阻Ro。

7.3.2數據處理

為了實現(xiàn)電堆間電堆內阻大小的比較，一般以電極面積與電堆開路電壓下測得的單電池電阻

(Ro/m)的乘積，即面電阻表示電堆內阻R：

R

RSo.......................................(1)

m

式中：

R——電堆內阻，單位為毫歐.平方厘米（m.cm2）；

——電堆內阻測試儀測得的電堆開路內阻，單位為毫歐（m）；

Ro

m——電堆單電池節(jié)數；

S——電極有效面積，單位為平方厘米（cm2）。

取3個有效樣品為一組，計算出平均值作為試驗結果。

7.4充放電性能

7.4.1概述

設定6.3中電堆的操作條件，通過充放電測試儀進行充放電性能測試，由試驗結果計算出試驗

狀態(tài)下的庫侖效率、能量效率、電壓效率和電解液利用率。

7.4.2充放電性能測試

按照如下步驟進行電堆的充放電性能測試：

a)在設定的電堆操作條件下，開啟電解液輸送泵及充放電測試儀；

b)將電堆充電至充電截止條件；

c)將電堆放電至放電截止條件；

d)重復b）～c）步驟至少3次。

注：重復b)～c)步驟時應保證電堆的工作狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)相同。

NB/T42132—2017

7.4.3結果計算

7.4.3.1電堆庫侖效率按式（2）中計算：

Ad.....................................(2)

C100%

Ac

式中：

——電堆庫侖效率，單位為百分比（%）；

C

——電堆連續(xù)3個有效循環(huán)的放電平均安時容量，單位為安時（Ah）；

Ad

——電堆連續(xù)3個有效循環(huán)的充電平均安時容量，單位為安時（Ah）。

Ac

7.4.3.2電堆能量效率按式（3）計算：

Ed.....................................(3)

E100%

Ec

式中：

E——電堆能量效率，單位為百分比（%）；

——電堆連續(xù)3個有效循環(huán)的平均充電瓦時容量，單位為瓦時（Wh）；

Ec

——電堆連續(xù)3個有效循環(huán)的平均放電瓦時容量，單位為瓦時（Wh）。

Ed

7.4.3.3電堆電壓效率按式（4）計算：

VE/C100%...........................................(4)

式中：

——電堆電壓效率，單位為百分比（%）。

V

7.4.3.4電堆電解液利用率按式（5）和式（6）計算：

EPt

UE%%ddd100100.............................(3)

EVTsAT

...................................(4)

ATcVnF/3600

式中：

UE——電堆電解液利用率，單位為百分比（%）；

——理論瓦時容量，單位為瓦時（Wh）；

ET

——放電過程中的平均放電功率，單位為瓦（W）；

Pd

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td——放電時間，單位為小時（h）；

——以標準電極電位確定的電池正負極標準電極電位差，為1.25V；

Vs

AT——理論安時容量，單位為安時（Ah）；

c——電解液的濃度，單位為摩爾每升（mol·L-1）；

V——正極或負極電解液體積，單位為升（L）；

n——轉移電子數；

F——法拉第常數，96485C·mol-1。

注：公式（6）應滿足電堆內電解液與電解液儲罐內電解液的體積比不大于1:10。

取電堆連續(xù)3個有效循環(huán)的電解液利用率，計算出平均值作為試驗結果。

7.5高溫存儲性能

按照如下步驟，進行電堆高溫存儲性能測試：

a)將電堆放置在溫度為Th的高低溫恒溫箱中，保持12h；

注：Th范圍推薦不小于45℃。

b)將電堆移出高低溫恒溫箱，恢復至室溫；

c)待電堆恢復至室溫后，按7.2檢查電堆內外漏；

d)將電堆連接至電堆系統(tǒng)，在設定的操作條件下，開啟電解液輸送泵及充放電測試儀；

e)按7.5進行電堆充放電性能測試。

7.6低溫存儲性能

按照如下步驟，進行電堆低溫存儲性能測試：

a)將電堆放置在溫度為Tc的高低溫恒溫箱中，保持12h；

注：Tc范圍推薦為不高于-5℃。

b)將電堆移出高低溫恒溫箱，恢復至室溫；

c)待電堆恢復至室溫后，按7.2檢查電堆內外漏；

d)將電堆連接至電堆系統(tǒng)，在設定的操作條件下，開啟電解液輸送泵及充放電測試儀；

e)按7.5進行電堆充放電性能測試。

7.7過載能力

7.7.1充電過載能力試驗

按照如下步驟進行電池1.1倍充電過載能力試驗：

a)電池充電/放電至65%SOC；

b)電池以不低于1.1倍額定功率充電，充電時間不少于10min；

c)重復a)～b)步驟2次。

按照如下步驟進行電池1.2倍充電過載能力試驗：

a)電池充電/放電至65%SOC；

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b)電池以不低于1.2倍額定功率充電，充電時間不少于1min；

c)重復a)～b)步驟2次。

7.7.2放電過載能力試驗

按照如下步驟進行電池1.1倍過載放電過載能力試驗：

a)電池充電/放電至25%SOC；

b)電池以不低于1.1倍額定功率放電，放電時間不少于10min；

c)重復a)～b)步驟2次。

按照如下步驟進行電池1.2倍過載放電過載能力試驗：

a)電池充電/放電至25%SOC；

b)電池以不低于1.1倍額定功率放電，放電時間不少于1min；

c)重復a)～b)步驟2次。

7.8絕緣性

采用絕緣電阻測試儀測量電堆集流體與其近端端板之間的絕緣電阻。

8試驗準備及試驗報告

試驗準備參見附錄A，試驗報告參見附錄B。

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A

附錄A

（資料性）

試驗準備

A.1概述

本附錄給出在進行測試之前應該考慮的典型項目。對于每項試驗來說，應選擇高精度的檢測儀

器及設備，以便將不確定因素減到最少。應準備一個書面的測試計劃，下列各項應該列入測試計劃：

a)測試目的；

b)測試規(guī)范；

c)對測量儀器及設備的要求；

d)測試參數范圍的估計；

e)數據采集計劃。

A.2數據采集和記錄

為滿足目標誤差要求，數據采集系統(tǒng)和數據記錄設備應滿足采集頻次與采集速度的需要，其性

能應優(yōu)于性能試驗設備。

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附錄B

（資料性）

電堆的電壓均勻性測試

B.1測試過程

按照如下步驟測量電堆的電壓均勻性：

a)在設定的電堆操作條件下，開啟電解液輸送泵及充放電測試儀；

b)將電堆充電至充電截止條件，并在充電末期測量并記錄電堆各個單電池電壓；

Vci

c)將電堆放電至放電截止條件，并在放電末期測量并記錄電堆各個單電池的電壓；

Vdi

注：建議充電末期的SOC為80%，放電末期的SOC為20%。

d)計算組成電堆的所有單電池在充電末期的平均電壓和放電末期的平均電壓。

VcVd

B.2結果計算

電壓均勻性用電壓極差、電壓標準偏差和電壓離散系數表示：

a)按公式（7）計算充電末期電堆的電壓極差：

.....................................(5)

ccmaxcminVV

b)按公式（8）計算充電末期電堆的電壓標準偏差：

m2

()VVcci...................................(6)

i1

cm

c)按公式（9）計算充電末期電堆的電壓離散系數：

c......................................(7)

c100%

Vc

d)按公式（10）計算放電末期電堆的電壓極差：

....................................(8)

dVVdmaxdmin

e)按公式（11）計算放電末期電堆的電壓標準偏差：

m2

()VVddi..................................(9)

i1

dm

f)按公式（12）計算放電末期電堆的電壓離散系數：

d...................................(10)

d100%

Vd

NB/T42132—2017

式（7）~式（12）中：

m——電堆單電池個數；

——充電末期電堆的電壓極差；

c

——充電末期電堆的電壓標準偏差；

c

——充電末期電堆的電壓離散系數，單位為百分比（%）；

c

——充電末期電堆中第i個（i=1，2，…，m）單電池的電壓，單位為伏特（V）；

Vci

——充電末期電堆所有單電池的平均電壓，單位為伏特（V）；

Vc

——充電末期電堆中最大單電池電壓，單位為伏特（V）；

Vcmax

——充電末期電堆中最小單電池電壓，單位為伏特（V）；

Vcmin

——放電末期電堆的電壓極差；

d

——放電末期電堆的電壓標準偏差；

d

——放電末期電堆的電壓離散系數，單位為百分比（%）；

d

——放電末期電堆中第i個（i=1，2，…，m）單電池的電壓，單位為伏特（V）；

Vdi

——放電末期電堆所有單電池的平均電壓，單位為伏特（V）；

Vd

——放電末期電堆中最大單電池電壓，單位為伏特（V）；

Vdmax

——放電末期電堆中最小單電池電壓，單位為伏特（V）。

Vdmin

取3個有效樣品為一組，計算出平均值作為試驗結果。

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附錄C

（資料性）

試驗報告

C.1電堆性能測試方法,可參考表C.1給出的模板進行編寫。

表C.1測試報告模板

報告類型：報告編號：

制造商名稱：樣品類型：

制造時間：年月測試時間：年月

委托單位：送/抽樣人：

測試單位：測試儀器：

電堆額定工作電壓：V±V

樣品參數額定工作電流：A±A

額定功率：kW

電堆重量：

電堆尺寸：

試驗溫度：℃空氣濕度：

測

SOC范圍：電流密度/功率：mAcm-2/mWcm-2

試

充電截止條件：放電截止條件：

條

電解液平均流量：Lmin-1單側電解液體積：L

件

初始負極電解液濃度：molL-1初始正極電解液濃度：molL-1

（1）充放電特性曲線試驗

測測試結束滿足條件：達到放電截止條件

試達到次循環(huán)

過（2）電壓均勻性試驗

程測試滿足條件：達到充電截止條件

達到放電截止條件

NB/T42132—2017

（3）高低溫存儲性能試驗

高溫存儲性能測試滿足條件：存儲溫度

達到放電截止條件

達到次循環(huán)

低溫存儲性能測試滿足條件：存儲溫度

達到放電截止條件

達到次循環(huán)

（4）過載能力試驗

充電過載能力測試滿足條件：達到放電截止條件

充電功率；充電時間

達到次循環(huán)

放電過載能力測試滿足條件：達到充電截止條件

放電功率；放電時間

達到次循環(huán)

A、庫侖效率：%

B、電壓效率：%

C、能量效率：%

D、電解液利用率：%

E、電壓極差

充電末期；放電末期

測F、電壓標準偏差

試充電末期；放電末期

結G、電壓離散系數

果充電末期%；放電末期%

H、高溫存儲性能

內外漏：

充放電性能：

I、低溫存儲性能

內外漏：

充放電性能：

NB/T42132—2017

J、充電過載：

K、放電過載：

備注

NB/T42132—2017

參考文獻

[1]QB/T2502-2000鋰離子蓄電池總規(guī)范

[2]SJ20941-2005鋰離子蓄電池通用規(guī)范

_________________________________

《全釩液流電池電堆測試方法》

（征求意見稿）

編制說明

（一）工作簡況，包括任務來源、制定背景、起草過程等；

1、任務來源及制定背景

根據“關于下達2023年能源領域行業(yè)標準制修訂計劃及外文版翻譯計劃的通

知（國能綜通科技[2023]111號）”，能源行業(yè)標準計劃《全釩液流電池電堆測試

方法》由能源行業(yè)液流電池標準化技術委員會（NEA/TC23，以下簡稱“液流電池

標委會”）歸口上報及執(zhí)行，主管部門為中國電器工業(yè)協(xié)會，標準項目編號為“能

源20231010”，牽頭起草單位為中國科學院大連化學物理研究所等，計劃完成時

間為2025年。

2、主要工作過程

（1）前期草案調研編寫階段：

液流電池標委會組織成立標準起草工作組，制定了工作計劃，明確了具體工

作任務；2024年上半年，各起草單位搜集現(xiàn)行相關國內外標準資料，產業(yè)發(fā)展情

況等，并進行了匯總、整理和分析。2024年6月，初步形成《全釩液流電池電堆

測試方法》草案一稿，提交標委會工作組會議討論。

（2）第一次工作組會議：

能源行業(yè)液流電池標準化技術委員會于2024年8月1日在北京召開《全釩液流

電池電堆測試方法》等3項行業(yè)標準討論工作組會議。與會專家對標準一稿進行

了討論，并形成意見建議如下：

1）3.5中充電截止電壓改為充電限制電壓，3.6中放電截止電壓改為放電限

制電壓；

2）5.2刪除壓差計相關內容；

3）刪除6.2d）電極面積；

4）7.2內外漏檢查列出順序步驟；

5）刪除7.5液阻測試；

6）7.9過載能力試驗內容參考GB/T33339-2016；

7）表B.1中測試條件補充測試SOC范圍。

起草組根據會上提出的意見對標準草案進行了整理和修改，形成標準二稿。

（3）第二次工作組會議：

能源行業(yè)液流電池標準化技術委員會于2024年8月1日在北京召開《全釩液流

電池電堆測試方法》等3項行業(yè)標準討論工作組會議。與會專家對標準二稿進行

了討論，并形成意見建議如下：

1）范圍中刪除“測試方法中的術語和定義”；

2）全文中電堆測試方法與NB/T11062-2023中技術要求統(tǒng)一；

3）刪除附錄B。

起草組根據會上提出的意見對標準草案進行了整理和修改，并與相關專家做

了進一步溝通，形成征求意見稿。

（4）征求意見

2024年9月發(fā)送征求意見稿，進行廣泛征求意見。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等

本標準起草單位：。

主要起草人：。

（二）標準編制原則、主要內容及其確定依據，修訂標準時，還包括修訂前后

技術內容的對比；

1、標準編制的原則

本標準的編寫過程嚴格按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準

化文件的結構和起草規(guī)則》的格式要求。

2、主要內容的論據，解決的主要問題以及修訂標準的差異

本標準此次修訂主要保持NB/T11062-2023《全釩液流電池用電堆技術條件》

協(xié)調統(tǒng)一。

（三）試驗驗證的分析、綜述報告，技術經濟論證，預期的經濟效益、社會效

益和生態(tài)效益；

NB/T42132-2017標準在頒布實施期間，液流電池技術迅速發(fā)展，全釩液

流電池電堆測試方法不斷更新進步，NB/T42132-2017標準中部分內容不再滿

足目前全釩液流電池電堆測試需求，部分測試方法不完善。因此，修訂此標準勢

在必行，旨在更好的統(tǒng)一全釩液流電池電堆測試方法。

（四）與國際、國外同類標準技術內容的對比情況，或者與測試的國外樣品、

樣機的有關數據對比情況；

標準的編制由行業(yè)內多家龍頭企業(yè)聯(lián)合牽頭制定，采用先進的研究成果，達

到國內先進水平。

（五）以國際標準為基礎的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外標

準，并說明未采用國際標準的原因；

本標準在制定過程中未查到同類國際、國外標準。

（六）與有關法律、行政法規(guī)及相關標準的關系；

本標準與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章相協(xié)調一致。

（七）重大分歧意見的處理經過和依據；

無。

（八）涉及專利的有關說明；

本標準不涉及專利問題。

（九）實施標準的要求，以及組織措施、技術措施、過渡期和實施日期的建議

等措施建議；

1、本標準規(guī)定了全釩液流電池電堆測試方法中的術語和定義、的通用要求、

設備與儀器、測試準備和試驗方法等內容。本標準適用于全釩液流電池電堆測試。

應在實施前保證標準文本的充足供應，使相關制造商、集成商、設計單位以及檢

測機構等都能及時獲得本標準文本，用以保證新標準貫徹實施。

2、本標準的制定，與制造商、集成商、設計單位以及檢測機構等息息相關。

對于標準使用過程中容易出現(xiàn)的疑問以及標準的使用。標委會將積極組織起草單

位進行必要的解釋和解讀。

3、標準發(fā)布及實施后，將針對標準使用的不同對象，如制造商、集成商、

設計單位、檢測機構以及質量監(jiān)管等相關部門，有側重點地進行標準培訓和宣貫，

以保證標準的貫徹實施。

4、建議本標準作為能源行業(yè)推薦性標準發(fā)布。

5、建議本標準批準發(fā)布6個月后實施。

（十）其他應當說明的事項。

無

ICS29.220.20

K82

NB

中華人民共和國能源行業(yè)標準

NB/T42132—XXXX

全釩液流電池電堆測試方法

Vanadiumflowbattery—Testmethodforvanadiumflowbatterystacks

征求意見稿

-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

國家能源局發(fā)布

NB/T42132—2017

全釩液流電池電堆測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了全釩液流電池電堆（以下簡稱“電堆”）測試方法中的術語和定義、通用要求、

設備與儀器、測試準備和試驗方法等內容。

本文件適用于全釩液流電池電堆測試。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅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/T2828.1-2012計數抽樣檢驗程序

GB/T29840-2013全釩液流電池術語

3術語和定義

GB/T29840-2013界定的以及下列術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了

GB/T29840-2013中的一些術語和定義。

3.1

電堆stack

由多個單電池以疊加形式緊固的、具有多個管道和統(tǒng)一電流輸出的組合體。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.21.2]

3.2

電解液利用率electrolyteutilization

在規(guī)定的條件下，電堆工作時實際放電瓦時容量與理論瓦時容量的比值。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.22.12，改寫]

3.3

理論瓦時容量theoreticalenergycapacity

根據電解液濃度和體積計算得到的電池充滿電后所能提供的全部放電瓦時容量。

[來源：GB/T29840-2013，定義2.22.5]

注：以標準電極電位確定的電池正負極標準電極電位差應為1.25V，以此計算理論瓦時容量。

3.4

荷電狀態(tài)stateofcharge;SOC

NB/T42132—2017