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循環(huán)性能試驗(yàn)(單體)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 12:12:14 更新時(shí)間：2025-07-23 12:12:14

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

循環(huán)性能試驗(yàn)(單體)檢測(cè)概述

循環(huán)性能試驗(yàn)是評(píng)估單體電池（如鋰離子電池、鎳氫電池等）在反復(fù)充放電過(guò)程中容量保持率、能量效率、內(nèi)阻變化、電壓穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能衰減規(guī)律的核心測(cè)試項(xiàng)目。該試驗(yàn)通過(guò)模擬電池在實(shí)際使用中的循環(huán)工況，對(duì)電池的壽命、可靠性及安全性進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。對(duì)于動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池及消費(fèi)電子產(chǎn)品電池的研發(fā)、選型和品質(zhì)控制具有決定性意義，其結(jié)果直接關(guān)系到產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與應(yīng)用場(chǎng)景適應(yīng)性。

檢測(cè)項(xiàng)目

循環(huán)性能試驗(yàn)（單體）主要涵蓋以下核心檢測(cè)項(xiàng)目：

1. 容量保持率/衰減率： 測(cè)量電池在經(jīng)歷指定循環(huán)次數(shù)后，其實(shí)際放電容量相對(duì)于初始放電容量的百分比。這是衡量電池壽命的核心指標(biāo)。

2. 能量效率： 計(jì)算電池在循環(huán)過(guò)程中放電能量與充電能量的比值，反映電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

3. 內(nèi)阻變化： 監(jiān)測(cè)電池在循環(huán)過(guò)程中直流內(nèi)阻（DCIR）或交流內(nèi)阻（ACIR）的變化趨勢(shì)，內(nèi)阻增加是性能衰退的重要信號(hào)。

4. 充放電曲線變化： 觀察循環(huán)前后充放電電壓-容量曲線的形態(tài)變化，分析極化現(xiàn)象、副反應(yīng)及材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5. 倍率性能衰減： 評(píng)估在不同充放電電流倍率下，電池容量和電壓平臺(tái)隨循環(huán)次數(shù)的衰減情況。

6. 終止條件判定： 通常設(shè)定容量衰減至初始容量80%（或其他設(shè)定閾值）所需的循環(huán)次數(shù)作為壽命終點(diǎn)。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行單體電池循環(huán)性能試驗(yàn)需要專業(yè)的測(cè)試設(shè)備，主要包括：

1. 電池充放電測(cè)試系統(tǒng)： 核心設(shè)備，能夠精確控制充放電電流、電壓、時(shí)間，并記錄容量、能量、電壓、電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。需具備多通道并行測(cè)試能力。

2. 恒溫箱/環(huán)境試驗(yàn)箱： 提供穩(wěn)定且可控的環(huán)境溫度（如25°C, 45°C等），確保測(cè)試條件的一致性，溫度是影響循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素。

3. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 高速、高精度地采集電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)。

4. 電池夾具與連接系統(tǒng)： 用于安全可靠地連接單體電池與測(cè)試設(shè)備，確保低接觸電阻和良好散熱。

5. (可選) 內(nèi)阻測(cè)試儀： 用于定期或循環(huán)后精確測(cè)量電池的內(nèi)阻。

檢測(cè)方法

單體電池循環(huán)性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)流程通常包括以下步驟：

1. 初始性能測(cè)試： 在設(shè)定溫度下，進(jìn)行1-3次標(biāo)準(zhǔn)充放電循環(huán)，測(cè)定電池的初始容量、能量和內(nèi)阻等參數(shù)。

2. 循環(huán)條件設(shè)定： 明確充放電制度： * 充電方式：恒流恒壓(CC-CV)、恒流(CC)等。 * 充電截止條件：電壓上限、電流下限（對(duì)于CC-CV）。 * 放電方式：通常為恒流(CC)。 * 放電截止條件：電壓下限。 * 充放電倍率：如0.5C, 1C, 2C等。 * 靜置時(shí)間：充放電之間或循環(huán)之間的間隔時(shí)間。 * 環(huán)境溫度：通常選擇25±2°C或其他指定溫度。

3. 循環(huán)執(zhí)行： 按照設(shè)定的充放電制度，不間斷或間歇性地重復(fù)進(jìn)行充放電操作。

4. 中間檢查（可選）： 每隔一定循環(huán)次數(shù)（如50次、100次），進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)容量的復(fù)核測(cè)試（參考初始測(cè)試方法），并可能測(cè)量?jī)?nèi)阻。

5. 循環(huán)終止： 持續(xù)循環(huán)直到達(dá)到預(yù)定的循環(huán)次數(shù)（如500次、1000次）或直至電池容量衰減至初始容量的80%（或協(xié)議規(guī)定的其他閾值）。

6. 數(shù)據(jù)分析與報(bào)告： 整理循環(huán)過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)，繪制容量衰減曲線、內(nèi)阻變化曲線等，計(jì)算衰減率，分析失效模式，并出具詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

單體電池循環(huán)性能試驗(yàn)遵循國(guó)內(nèi)外一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，確保測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性和可比性，主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GB/T)： * GB/T 31484-2015 《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》：針對(duì)車(chē)用動(dòng)力電池單體及模塊的循環(huán)壽命測(cè)試方法、要求及終止條件進(jìn)行了明確規(guī)定，是國(guó)內(nèi)最常用的標(biāo)準(zhǔn)之一。 * GB/T 31486-2015 《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》：包含了對(duì)動(dòng)力電池單體、模塊的基本性能（含循環(huán)性能）要求及測(cè)試方法。 * GB/T 36276-2018 《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》：規(guī)定了儲(chǔ)能電池單體的循環(huán)壽命要求和測(cè)試方法。

2. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： * IEC 62660-1:2018 《Secondary lithium-ion cells for the propulsion of electric road vehicles - Part 1: Performance testing》：國(guó)際電工委員會(huì)制定的電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子電池性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，包含詳細(xì)的循環(huán)壽命測(cè)試方法。 * IEC 61960-3:2017 《Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Secondary lithium cells and batteries for portable applications - Part 3: Prismatic and cylindrical lithium secondary cells, and batteries made from them》：適用于便攜式設(shè)備用電池的循環(huán)測(cè)試。

3. 行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： 許多大型電池制造商、整車(chē)廠或行業(yè)協(xié)會(huì)也會(huì)制定更嚴(yán)格或特定應(yīng)用的內(nèi)部測(cè)試規(guī)范。測(cè)試時(shí)必須明確依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)或客戶要求的特定測(cè)試協(xié)議。