锂离子电池试验规程—功率型剖析
锂电池技术与测试方法
锂离子电池技术与测试方法目录第一部分1.1 锂离子电池简介 ----------------------------2 1.2. 锂离子电池组成 -------------------------3 1.3. 锂离子电池原理 -------------------------4 1.4. 锂离子电池的种类 ------------------------5 1.5. 锂离子电池优缺点 ------------------------7 1.6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------8第二部分ST-BTJCY3000型智能电池充电放电检测仪2.1. 性能特点 --------------------------------10 2.2. 技术指标 --------------------------------11 2.3 技术支持与网站信息 -----------------------12第三部分聚合物锂离子电池规格、测试方法和标准3．1.聚合物锂离子充电电池规格--------------15 3.2.测试标准 ------------------------------------------16 3.3.文档参考的国标依据 --------------------------------18第一部分1.1 锂离子电池简介1.1.1锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。
在介绍Li-ion之前，应先介绍锂电池。
举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。
锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。
电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
1.1.2后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。
锂离子电池测试标准
锂离子电池测试标准
锂离子电池是当前电子产品中最常见的电池类型之一，它具有高能量密度、长
循环寿命和轻量化的特点，因此被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
然而，由于锂离子电池的特殊性质，其测试标准显得尤为重要。
首先，锂离子电池的测试标准需要包括安全性能的测试。
由于锂离子电池在充
放电过程中可能会发生过热、短路、过充或过放等安全问题，因此需要进行短路、过充、过放、高温、冲击等多方面的安全测试，以确保其在使用过程中不会出现安全隐患。
其次，锂离子电池的性能测试也是测试标准中的重要部分。
包括但不限于容量
测试、循环寿命测试、内阻测试、自放电测试等。
这些测试项目可以全面评估锂离子电池的性能表现，为产品的研发和生产提供参考依据。
另外，环境适应性测试也是锂离子电池测试标准中不可或缺的一部分。
锂离子
电池在不同的环境条件下可能会表现出不同的性能，因此需要进行低温、高温、湿热等环境适应性测试，以评估电池在不同环境下的性能表现。
此外，对于特定用途的锂离子电池，还需要进行特殊的测试。
比如用于电动汽
车的动力电池需要进行快充性能测试，用于储能系统的电池需要进行长周期循环寿命测试等。
总的来说，锂离子电池测试标准需要全面、系统地评估其安全性能、性能表现
和环境适应性，以确保其在各种应用场景下能够稳定可靠地工作。
因此，制定和遵守严格的测试标准对于保障锂离子电池产品质量和安全性具有重要意义。
动力锂离子电池检测方法及标准
二、单体、模块检验标准及方法之可靠性测试
2.15 过Байду номын сангаас电
• 电池在一定倍率下恒流放电，当电池电压达到放电终止电压时，放 电状态仍在继续，即为过放。
• 过放可能导致漏液、零电压以及负电压，是损害电池性能的主要原 因之一。
• 在电池外部加PCB板或在充电器中设计保护线路或时限装置来防止 过放。
注：参考标准GB/T 31485 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》。安全测试如未有特殊规定，均需要在满电状态下进行测 试。
2.5 低温充放电测试
1）测试设备：电池测试柜、可程式高低温 箱
2）测试方法：-20℃±2℃搁置24h， 1 C放 电
3）要求：其放电容量应不低初始容量的 70%
银隆：-40℃、-20℃可充放电、
注：参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法
1）测试设备：振动机、电池充放电测试柜 2）测试方法：以1/3 C电流放电；上下振动；振动频率：10Hz~55Hz；最大加速度
：30m/s2；扫频10次；振动时间3h
3）要求：不允许出现放电电流锐变、电压异常、蓄电池壳变形、电解液溢出等 异常现象，并保持连接可靠、结构完整
注：参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
注：参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法
电池测试柜图
注：参照标准GB/T31486 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
二、单体、模块检验标准及方法之电性能检验方法
2.3 倍率测试
锂离子动力蓄电池用关键材料性能测试规范
锂离子动力蓄电池用关键材料性能测试规范引言本文档旨在规定锂离子动力蓄电池用关键材料的性能测试标准，确保材料的质量和电池的性能符合行业要求。
第一章总则第一条目的制定本规范的目的是为了确保锂离子动力蓄电池用关键材料的性能测试能够准确、可靠地反映材料的实际性能。
第二条适用范围本规范适用于锂离子动力蓄电池用正极材料、负极材料、电解液、隔膜等关键材料的性能测试。
第二章测试项目第三条正极材料测试3.1 化学组成分析测试方法：X射线荧光光谱法（XRF）或感应耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。
测试频率：每批次。
3.2 粒度分布测试测试方法：激光粒度分析法。
测试频率：每批次。
3.3 比表面积测试测试方法：氮吸附法（BET）。
测试频率：每批次。
3.4 首次充放电效率测试方法：电池组装与测试。
测试频率：每批次。
第四条负极材料测试4.1 化学组成分析同正极材料测试。
4.2 粒度分布测试同正极材料测试。
4.3 首次充放电效率测试方法：电池组装与测试。
测试频率：每批次。
第五条电解液测试5.1 电导率测试测试方法：电导率计。
测试频率：每批次。
5.2 离子迁移数测试测试方法：交流阻抗谱法。
测试频率：每批次。
第六条隔膜测试6.1 孔径测试测试方法：扫描电子显微镜（SEM）。
测试频率：每批次。
6.2 热稳定性测试测试方法：热重分析法（TGA）。
测试频率：每批次。
第三章测试方法第七条测试条件所有测试应在标准环境条件下进行，即温度为25±2℃，湿度为50±10%。
第八条测试设备所有测试设备应定期校准，确保测试结果的准确性。
第九条数据记录与分析测试数据应详细记录，并进行统计分析，以评估材料性能。
第四章质量控制第十条原材料检验所有原材料在投入使用前应进行严格的质量检验。
第十一条过程控制生产过程中应实施严格的质量控制，确保材料性能的稳定性。
第十二条成品检验成品应进行性能测试，确保满足电池制造的要求。
第五章附则第十三条规范修订本规范应根据技术进步和行业发展定期进行修订。
实验 锂离子电池的测试
实验1.5 锂离子电池的测试一.实验目的1、了解可充锂离子电池的工作原理2、了解电解质溶液的导电机理3、掌握纽扣锂离子电池的电极材料、电极的制备工艺及纽扣锂离子电池的装配4、掌握锂离子电池电性能测试方法二.实验原理可充锂离子电池工作原理：充电时锂从氧化物正极晶格间脱出，锂离子迁移通过有机电解液，嵌入到碳材料负极中，同时电子补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡；放电时则相反，锂从负极碳材料中脱出回到氧化物正极中。
锂离子电池的充放电反应通常可简单表示为（正向反应为充电过程，逆向反应为放电过程，其中 Me 为过渡金属，如Co、Mn、Ni等）：Li x MeO2+ 6C →MeO2+LixC6在充放电过程中，Li＋在正负极间嵌入脱出往复运动犹如来回摆动的摇椅，因此这种电池又被称“Rocking-chair batteries”，即摇椅式电池。
锂离子充放电的原理与结构示意图：图1.5.1 典型的锂离子电池示意图下面以尖晶石型LiMn2O4为正极材料、富锂层状石墨为负极，叙述锂离子电池充放电过程：（1）正极放电时，正极从外部电路获得电子，锂离子嵌入正极材料，部分Mn 4+被还原为Mn 3+；充电时，正极把电子释放给外部电路，锂离子从正极材料中脱嵌进入电解液，电极反应为+-x 24x+y 24Li Mn O +yLi +ye Li Mn O 放电充电（2） 负极放电时，负极石墨层间的锂离子脱嵌进入电解液，电子通过外电路释放，充电时，负极从外部电路获取电子，锂离子嵌入石墨层间，相应的电极反应为：++-z z-y Li C Li C+yLi +ye 放电充电对于磷酸钛锂的充放电反应是在LiTi 2(PO 4)3和Li 3Ti 2(PO 4)3两相间进行的，充电时Li +嵌入LiTi 2(PO 4)3中转化为结构相似的Li 3Ti 2(PO 4)3，放电时Li +从Li 3Ti 2(PO 4)3中脱出形成LiTi 2(PO 4)3：充电反应：+-2433243LiTi (PO )+2Li +2e Li Ti (PO )−−−→充电放电反应：+-3243243Li Ti (PO )LiTi (PO )+2Li +2e −−−→放电锂离子插入和脱出磷酸钛锂结构的过程中，电压维持在2.5V 。
动力锂电池测试标准比较和分析
一、国外动力锂离子电池标准
二、作者：一气贯长空
表1列举了国外常用的锂离子电池测试标准。
标准颁发机构主要有国际电工委员会( IEC) 、国际标准化组织( ISO) 、美国保险商实验室 ( UL) 、美国汽车工程师学会( SAE) 以及欧盟相关机构等。
表 1 国外常用的动力锂离子电池标准
1 国际标准
IEC发布的动力锂离子电池标准主要有IEC 62660-1∶2010《电动道路车辆用锂离子动力蓄电池单体第1部
分: 性能测试》和IEC 62660-2∶2010《电动道路车辆用锂离子动力蓄电池单体第2部分: 可靠性和滥用性测试》。
联合国运输委员会颁布的UN 38. 3《联合国关于危险货物运输的建议书标准和试验手册》，对锂电池测试的要求是针对电池在运输过程中的安全性。
ISO在动力锂离子电池方面制定的标准有ISO 12405-1∶2011《电驱动车辆———锂离子动力电池包及系统测试规程第1部分: 高功率应用》、ISO 12405-2∶2012《电驱动车辆——锂离子动力电池包及系统测试规程第2部分: 高能量应用》及ISO 12405-3∶2014《电驱动车辆——锂离子动力电池包及系统测试规程第3部分: 安全性要求》，分别针对高功率型电池、高能量型电池以及安全性能要求，目的是为整车厂提供可选择的测试项和测试方法。
2 美国标准
UL 2580∶2011《电动汽车用电池》主要评估电池的滥用可靠性以及在滥用产生危害时对人员的保护能力，该标准于2013年进行修订。
电动汽车用锂离子固态动力蓄电池性能试验方法及技术要求
电动汽车用锂离子固态动力蓄电池性能试验方法及技术要求电动汽车用锂离子固态动力蓄电池的性能试验方法和技术要求是确保电池的质量和可靠性、提高电池的安全性和性能稳定性的重要措施。
下面将从材料选择、试验前准备、试验过程和试验后分析等方面详细介绍这些方法和要求。
首先，材料选择方面，应优先选择具有较高的安全性和稳定性的锂离子固态电池材料。
常用的固态电解质材料有硫化锂、氮化锂、磷化钠等。
在电极材料方面，可以选择钛酸锂、硫化锂等进行掺杂改性以提高电池性能。
其次，试验前准备阶段需要对锂离子固态动力蓄电池进行充放电性能测试。
包括充电倍率、循环稳定性、容量保持率等测试。
此外，还需对电池进行外形尺寸、重量和固态电解质的厚度、孔隙率和孔径等物理参数进行测量。
试验过程中，应进行标准试验条件下的性能测试。
包括电池的循环性能测试、倍率性能测试、容量保持率测试等。
循环性能测试是通过对电池进行多次充放电循环，观察电池容量的衰减情况来评估电池的寿命。
倍率性能测试是对电池在不同倍率下进行充放电，观察电池的性能稳定性和能量输出情况。
容量保持率测试则是通过对电池进行长时间放置，观察电池容量的保持情况。
试验后需对试验数据进行分析和评估，以确定电池的性能是否符合要求。
评估指标包括电池容量衰减率、循环寿命、倍率性能稳定性以及容量保持率等。
通过数据分析可以对电池的性能进行定量评估，为电池的生产和使用提供参考依据。
总结来说，电动汽车用锂离子固态动力蓄电池的性能试验方法和技术要求旨在保证电池的质量和可靠性，提高电池的安全性和性能稳定性。
通过选择合适的材料、进行充放电性能测试、标准试验条件下的性能测试以及对试验数据的分析和评估，可以确保电池的性能符合要求，为电动汽车的推广和应用提供有力保障。
电动汽车用锂离子动力蓄电池系统测试规程
本部分为第 1 部分。。
2. 制定目的和意义
发展电动汽车是解决交通能源短缺和环境污染问题的重要手段。在国家政策 的引导下，电动汽车的研发和产业化出现了前所未有的高潮。提高动力电池等关 键系统部件的技术水平和规模化配套能力成为当务之急，相关标准也需要深入研 究完善。目前针对锂离子动力蓄电池包和系统还没有测试标准，本标准的制定将 规范锂离子动力电池系统的测试条件和基准，有利于电池系统基本性能的测试与 评价，也有利于企业之间及技术人员之间的交流。
能量效率 试验目的 试验条件
测试充放电脉冲下蓄电池系统的充放电效率。 50%SOC；RT，40℃、0℃、-20℃。
工况： 20C 或
I' max
放电
12s；静置
40s；15C
或
0.75
I' max
充电
16s；
循环寿命，引用其他标准
功率和内阻
试验目的 试验条件
测试电池包和电池系统动态工况下的功率特性和内阻特性。 （1）25℃±5℃，SOC:80%，50%，20%；（2）40℃、50%； （3）0℃、50%； （4）-18℃，50%
无负载容量损失 试验目的 测试电池系统长期搁置状态下的容量损失（可恢复和不可恢复两部分） 试验条件 25℃±5℃，40℃；80%SOC，BCU 工作，搁置一个月。
标准的本部分在起草过程中参考了 ISO 12405-1，利用修改采用的方式，同 时结合了我国道路、交通、电动汽车及动力电池发展的情况。
4. 编制过程
根据有关部门对电动汽车标准制定工作的要求，全国汽车标准化技术委员会 电动车辆分技术委员会联合全国碱性蓄电池标准化委员会共同组织成立“电动 汽车用动力电池标准化工作组”（以下简称工作组），系统开展电动汽车动力电 池标准的制定工作。
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功率型锂离子电池测试方法
目录
一、电池静态容量与能量 (2)
二、电池峰值功率、内阻以及开路电压 (5)
三、电池自放电率及容量衰减 (8)
四、冷启动 (9)
五、电荷接受能力 (10)
六、振动 (10)
七、电池充放电库伦效率及能量效率 (10)
八、循环寿命和使用寿命 (14)
试验方法以《电动汽车用锂离子动力蓄电池系统测试规程-第1部分-高功率应用》为基础，参考FreedomCAR功率辅助型测试手册、USABC电动车电池测试手册以及QC/T 743-2006电动汽车用里离子蓄电池测试行业标准而制定，测试中根据实际情况对各测试规程中的测试方法有所修改。
用锂离子电池分为高功率型锂离子电池和能量型锂离子电池，本手册对功率型锂离子电池规定了测试项目和测试方法。
对于功率型锂离子电池，其测试应该包含以下几项：
1）高温、室温和低温下电池静态容量与能量；
2）高温、室温和低温下峰值功率、电池充放电内阻以及电池开路电压；
3）高温、室温和低温下电池自放电率以及容量衰减；
4）冷启动性能；
5）电荷接受能力；
6）振动；
7）高温、室温、低温下电池库伦效率以及能量效率；
8）电池循环寿命以及使用寿命测试。
通用测试条件
1.除非特殊说明，否则电池测试环境条件为：温度20℃±5℃，相对湿度25%～
85%，大气压力86kPa～106kPa。
2.当测试的目标环境温度改变时，在进行测试前受试装置需要完成环境适应过
程：受试装置在新的实验环境温度下静置12h。
受试装置是蓄电池系统，则环境适应过程需要关闭电池控制单元。
如果在1h内所有测试点的温度变化小于4℃，则环境适应过程的静置时间可以缩短。
3.调整SOC至实验目标值（n%）的方法是：按供应商提供的充电方式将蓄电
池包或系统充满电，静置1h，以1C恒流放电（100-n）/100h。
每次SOC调整后，新的测试开始前受试装置需要静置30min。
4.测量装置准确度的要求如下：
—电压测量装置：不低于0.5级
—电流测量装置：不低于0.5级
—温度测量装置：±1K
—时间测量装置：±0.1%
—尺寸测量装置：±0.1%
—质量测量装置：±0.1%
5.测试过程中，对充放电装置、温控箱等控制仪器的控制精度要求如下：
—电压：±1%
—电流：±1%
—温度：±2℃
一、电池静态容量与能量
池静态容量与能量测试需要测得电池在不同温度下以不同放电倍率放电所能够释放出的容量和能量。
（在测试过程中最好能够测得电池表面温度变化）
1.1 标准循环
准循环在室温下进行，按照先后顺序包括一个标准放电过程和标准充电过程，其步骤如下：
a)标准放电：使用1C放电至供应商规定的放电截止条件；
b)静置30min；
c)标准充电：根据蓄电池供应商提供的充电机制充电；
d)静置30min；
果标准循环和一个新的测试之间时间间隔长于24小时，则需要重新进行一次标准循环。
1.2 室温下电池静态容量与能量测试步骤
1.3 低温下电池静态容量与能量测试步骤
1.4 高温下电池静态容量与能量测试步骤
二、电池峰值功率、内阻以及开路电压
池峰值功率、内阻以及开路电压测试需要通过在锂离子电池上运行一种充放电制度来达到，测试所涉及的温度规定为-10℃、0℃、室温（20℃±5℃）、40℃、55℃。
2.1 峰值功率测试充放电制度
max
电制度
在峰值功率测试试验中需要测量的电压和电流
18 U4I0I max
58 U5I00
58.1 U6I0-0.75I max
60 U7I0-0.75I max
68 U8I0-0.75I max
108 U9I00
2)充电内阻计算
3)放电功率计算
4)充电功率计算
2.3 峰值功率测试步骤
2.3.1 室温下峰值功率测试
如果SOC=10%时无法执行峰值功率测试制度，则调整为SOC=20%。
2.3.2 非室温下峰值功率测试
三、电池自放电率及容量衰减
池在长时间存储的情况下会发生容量减少的现象，这称为自放电；在高低温下存储的电池会发生不可逆的容量损失现象，这称为容量衰减。
需要测试电池在低温（-20℃、0℃），室温（20℃±5℃）和高温（40℃）下存储的电池自放电以及容量衰减。
测试中的电池自放电率要达到5%，偏离太多要调整存储时间。
3.1 室温下电池自放电率以及容量衰减
室温下电池自放电率
%1006
10
6⨯-C C C 室温存储下电池容量衰减率
%1003
13
3⨯-C C C 3.2 非室温下电池自放电率以及容量衰减率
非室温下电池自放电率
%1008
12
8⨯-C C C
非室温存储下电池容量衰减率
%1004
17
4⨯-C C C 四、冷启动
启动是测试电池在低温环境下瞬间提供高功率输出的能力，对于电池在实车上的应用来讲是一个非常重要的参数。
测试选择的温度为-20℃。
启动功率计算时，先计算每个恒压放电脉冲电池放电功率的平均值，在计算三次恒压放电功率平均值。
五、电荷接受能力
六、振动
考《电动汽车用锂离子动力蓄电池系统测试规程-第1部分-高功率应用》，测试中还需要包括本测试方法第2条关于峰值功率的测试。
七、电池充放电库伦效率及能量效率
池效率是电池系统应用中非常重要的一个参数，在电池建模以及SOC估算等方面是一个非常关键的参数。
7.1 电池充放电库伦效率
池充放电库伦效率一般都比较高，接近100%，在很多场合是可以忽略不计的。
本测试中需要对电池的库伦效率进行一种近似的测试，数据只能提供参考作用。
7.1.1室温下电池库伦效率测试
7.1.2低温下电池库伦效率测试
7.1.3高温下电池库伦效率测试
7.2 电池充放电能量效率
池充放电能量效率测定过程中默认电池的充放电库伦效率为100%，借助于电池开路电压曲线，电池的充放电能量效率可以分别测定得。
7.2.2低温下电池充电能量效率
7.2.3高温下电池充电能量效率
7.2.5低温下电池放电能量效率
7.2.6高温下电池放电能量效率
八、循环寿命和使用寿命
池的寿命分为循环寿命和使用寿命，循环寿命是检测电池寿命长短的一个基本参
数，在测试过程中要报告电池的开路电压、静态容量、效率、内阻等参数。
池的使用寿命是模拟电池在实车应用中的工作寿命，在测试的过程中固定电池的SOC在一范围之内，执行使用寿命测试的充放电制度，这一充放电制度由实车运行中国城市典型工况所得。
测试过程中当SOC超出设定的范围要对电池进行充放电调整。
8.1 循环寿命测试方法
8.2 使用寿命测试方法
中国城市公交工况下电池功率曲线，简化出功率型锂离子电池使用寿命充放电制度。
选定电池工作SOC范围为40%～60%。
不断执行电池使用寿命充放电制度，如果电池SOC超出设定的范围则调整SOC，电池每天执行使用寿命充放电制度的时间在10h左右，每30天进行一组性能检测测试，包括静态容量、峰值功率、效率测试，当电池容量小于80%额定容量之后认为电池寿命结束。