鉅大LARGE | 點擊量：5834次 | 2020年08月11日
鋰電池基本性能測試的有關知識？
通常，當鋰電池做完化成-老化工序之后，需要對電池進行檢驗分析。那么一般會進行哪些內容的測試呢，今天簡單聊聊電池的測試，鋰電派的粉絲可后臺留言交流。一般而言對于待分析的鋰離子電池，或者其他待測體系，電化學方面的研究人員都會做基礎的檢測和電化學性能測試，以進一步確認和判斷該電池或者該體系出現的問題。
一、外觀檢測
軟包電池：我們要確認電池是否完好無損，包括是否發鼓，是否漏液，是否表面有腐蝕現象等等，通過表面現象初步判斷電池能否使用或者經歷了什么樣的遭遇。
方形鋁殼：同樣是確認電池是否有漏液，鋁殼變形、有坑等，是否出現極柱不對稱等現象。
電池發鼓，考慮是在高溫下還是常溫下的鼓脹，看看電池的一致性，是單個電池還是整批都是。如果是整批電池，考慮是體系的問題還是整體工藝的問題，通常鈦酸鋰電池體系鼓脹較為明顯，裝配工藝、設計不合理時也會整體鼓脹。如果是單個電池考慮是否發生了嚴重的裂化衰減、產氣等。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池漏液，首先確認電池漏液的位置，是極耳處還是注液口處，最后要確定是電池殼體設計問題還是操作的問題，比如沒有封好鋁塑膜、沒有焊接好注液孔等。
如果發現電池表面腐蝕，考慮是注液時灑出電解液導致的腐蝕還是電池漏液引起的，抑或是電池短路碰撞、電化學腐蝕引起的殼體腐蝕。發現問題時要及時將其剔除。
二、基本電化學性能檢測
1.電池的OCV、IR、體積（厚度）測量
拿到一批電池，首先要對電池的OCV、IR、體積（厚度）等參數進行測量，測試OCV可以確認電池初始狀態的異常，測試IR可以將有問題的電池及時鎖定，以觀察其后續可能出現的問題，比如裂化、微短路等。測試體積或厚度不多解釋，電池使用過程會鼓脹，電池鼓脹的原因見文末鏈接
。
2.電池的容量確認
一般需要對電池做2~3次的容量確認，為什么不做一遍？擔心不夠準確，做多了無意義。
通常對電池的容量測試，選擇0.5C或1C的電流，目前的國家標準是1C充電1C放電，看有多少容量。當然，0.5C放電的容量會多于1C的，根據國標來吧~
此外，常規容量確認之后，還需要對電池進行小電流充放電，目的是排除極化阻抗的影響，一般是0.1C或者更小；此時，電流足夠小，極化足夠小，暫時可以不予考慮，完整的展現出電池本身的容量及中壓，循環曲線等等基礎信息。
再往細處，如果條件允許，外界電壓數據采集器，精確測量電池的電壓-容量曲線，經過微分處理，可以進一步展現電池的內在狀態，通過峰型峰位置的變化，判斷電池的劣化程度和類型。
3.三電極
由于電池體系中有電流通過，產生了溶液電壓降和對電極的極化，因此工作電極的電位難以準確測定，由此需要引入參比電極。參比電極有著非常穩定的電位，且電流不經過參比電極不會引起極化，從而工作電極的電位可以由參比電極得到，而電流由工作電極-輔助電極回路得到。電化學測試通常都會考慮三電極的方法，對鋰電池研究也一樣。
通過三電極的處置，可以清晰的分辨正負極的電極電位，判斷究竟是哪一方出現問題，電勢偏離。
此處，需要考慮的是參比電極，一般是鋰金屬電極，需要放置到正負極之間，而不僅僅是電池內部。
制作三電極要保證盡可能不影響電池本身的狀態，避免短路，接觸影響。
4.EIS測試
EIS（ElectrochemicalImpendenceSpectroscopy）就是電化學阻抗譜，對電化學來說，阻抗能否進行很好的擬合、分析，代表電池的分析能否準確。
根據能量守恒定律，凡事都會消耗能量，而阻抗就是精確測量這某一部分能量如何被消耗的。
簡單的電池阻抗圖譜，Nyqist圖，bode-頻率圖，可以直觀的判斷電池的反應，經歷的幾個界面，各自的阻抗大小，后續的擴散部分如何等。
通常來講，阻抗圖是對比著看，也就是拿一個已知的，一個未知的，相互對照著看，才能更加直觀的看出孰優孰劣，優勢在何處，劣勢在何處。以后的改進方向在何方，或者問題點可能出現的位置在哪里。
三電極+EIS阻抗，會提供更加豐富的信息，更可以把電池的阻抗具體分為正負極各自的阻抗，更加清晰的描繪出電池內部阻抗的分布情況。能夠在不暴力性破壞電池的情況下，給出的電池的具體信息。
三、鋰電池性能測試
鋰電池在經過基本的電化學性能測試后，可以進行深度的性能研究，挑選出一致性好、阻抗低的電池來進行各項性能測試。
1.循環壽命
鋰電池循環次數多少，反應的是電池可以反復充放電用多少次。根據鋰電池使用的環境不同，循環壽命可以測試電池在低溫下、常溫下以及高溫下的循環壽命能達到多少。通常根據電池的用途選擇電池的廢棄標準，如果電池用于動力電池（電動車、電動叉車）等，一般選擇放電容量維持率為80%時作為廢棄的標準參數，而電池如果用于儲能、蓄電等則可以放寬到60%。我們常常接觸的電池，如果放電容量/初始放電容量低于60%也就沒必要用了，堅持不了半天。
2.倍率
現如今，鋰電池不僅用于3C，在動力電池的應用上也越來越多，電動車在不同工況下行駛，需要變換電流。在生活節奏很快的當下，電動車充電樁短缺對鋰電池快速充電的要求也越來越高。所以，需要對鋰電池的倍率性能進行測試。可以根據動力電池國標來進行檢測。現在國內外電池廠都有生產特殊的高倍率電池，以滿足市場需要，高倍率電池的設計可以從活物質種類、極片面密度、壓實密度、極耳選擇、焊接工藝以及裝配工藝來著手，感興趣的朋友可以自己了解。
3.安全性測試
安全性可以是電池使用者最關心的問題了，無論是手機電池的爆炸、還是電動車的著火等都足夠讓人們膽戰心驚。鋰電池的安全性是必須要經過檢驗的項目，安全檢驗內容包括過充電、過放電、短路、跌落、加熱、震動、擠壓、針刺等等，不過依鋰電派來看，這些安全性測試都是被動的安全測試，意思就是拿塊電池放在拿讓外來物主動來破壞電池來測試電池足夠安全。在送檢的時候，需要對電池、模塊進行相應的設計來過了安全檢測，但是在實際使用過程中，例如電動車失控撞上別的車或物，是不規則的碰撞，可能會面臨更復雜的情況，但是這樣來說測試的成本更高，只能選擇相對來說靠譜的測試內容。
目前市場上的電池以三元電池、磷酸鐵鋰電池為主，三元電池由于材料在高溫下的結構坍塌會不穩定，比磷酸鐵鋰電池的安全性要差很多，但是其能量密度又比磷酸鐵鋰高，所以兩種體系在并存發展。
此外，還有低溫下放電、高溫下放電等性能需要測試。
上一篇：鋰電池再迎革命性突破
下一篇：鋰電池要這么用，你知道嗎？
