电池模块-能量保持与能量恢复能力试验检测
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发布时间:2025-07-24 11:28:21 更新时间:2025-07-23 11:28:21
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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在现代电池技术领域,尤其是新能源汽车、储能系统及便携式电子设备中,电池模块的性能稳定性至关重要。其中,能量保持能力与能量恢复能力作为核心评价指标,直接反映了电池模块在循环使用或存储过程中的能量稳定性以及面对工况变化时的响应效率。能量保持能力衡量电池在特定条件下(如高温存储、循环老化)保持初始容量的能力,而能量恢复能力则评估电池在经历深度放电或极端工况后,其容量恢复到标称状态的能力。这两项指标的综合评价,对预测电池寿命、优化电池管理系统、提升产品可靠性具有重大意义。因此,通过科学、严谨的试验检测,准确评估电池模块的能量保持与能量恢复能力,是电池研发、生产及质量控制不可或缺的关键环节。
针对电池模块的能量保持与能量恢复能力试验,主要包含以下核心检测项目:
1. 能量保持率测试: 在规定的存储条件(如特定温度、特定荷电状态SOC)下存放一定时间后,测试电池模块的剩余可用能量(或容量)与初始能量(或容量)的百分比。该测试用于评估电池在非使用状态下的自放电特性和长期储存稳定性。
2. 能量恢复能力测试: 模拟电池模块经历深度放电、过放保护触发或特定高倍率放电循环等严苛工况后,将其置于规定的恢复条件(如特定温度、静置时间、小电流充电/放电)下,测试其最终恢复的能量(或容量)与初始能量(或容量)的百分比。该测试用于评估电池在经历应力后恢复到正常工作状态的能力。
3. 循环寿命下的能量衰减测试: 在规定的充放电循环条件下(如充放电倍率、截止电压、温度),持续进行多次循环,定期测试电池模块的能量(或容量),绘制衰减曲线,分析其能量保持能力随循环次数的变化趋势。
4. 不同温度下的能量特性测试: 测试电池模块在不同环境温度下的充放电能量效率、能量保持率和恢复能力,评估温度对其能量特性的影响。
进行电池模块能量保持与能量恢复能力试验,需要高精度、高可靠性的专业检测设备组合,主要包括:
1. 电池充放电测试系统: 核心设备,需具备高精度电压、电流测量和控制能力(通常精度要求优于±0.05%FS),能够执行复杂的充放电工况(恒流、恒压、恒功率、脉冲、模拟工况等),并能精确记录和计算能量数据(Wh)。系统功率和电压范围需覆盖被测电池模块的规格。
2. 高精度温度测试箱: 提供精确可控且均匀稳定的温度环境,范围通常覆盖-40°C至+85°C或更宽,温度控制精度高(如±0.5°C),用于模拟不同储存和工作温度条件。
3. 高精度数据采集系统: 用于同步采集电池模块的电压、电流、温度(多点表面温度或内部温度)、环境温度等参数,采样速率和精度需满足测试要求。
4. 电池内阻测试仪: (可选但推荐)用于定期测量交流内阻或直流内阻,辅助分析电池老化状态。
5. 安全监控与保护装置: 包括电压、电流、温度的超限报警和自动切断保护功能,确保试验过程安全。
6. 测试控制与数据分析软件: 用于设定测试流程、控制设备运行、实时监控、数据记录、计算分析(能量、效率等)和生成报告。
典型的电池模块能量保持与能量恢复能力试验方法遵循以下基本流程:
1. 初始性能测试: * 将电池模块在标准测试温度(如25°C±2°C)下进行标准充放电(如1C恒流充电至上限电压,转恒压至电流截止;1C恒流放电至下限电压),测量其初始容量(Ah)和初始能量(Wh)。
2. 能量保持能力测试: * 将电池模块调整至目标测试SOC(如50% SOC)。 * 放入设定好目标温度(如45°C)的高低温箱中存储规定时间(如7天、30天等)。 * 存储结束后,取出电池模块,在标准测试温度下静置规定时间(如2-4小时)。 * 进行标准放电,测量剩余容量和剩余能量。 * 计算能量保持率:`(剩余能量 / 初始能量) * 100%`。
3. 能量恢复能力测试: * 对电池模块施加规定的“应力”工况: * 方案A(深度放电): 在标准温度下放电至截止电压(或触发过放保护)。 * 方案B(模拟工况): 执行一系列特定的高倍率或复杂工况循环。 * 施加应力后,将电池模块置于规定的恢复条件: * 指定恢复温度(如25°C或40°C)。 * 静置规定时间(如24小时)或进行特定的小电流充放电(如0.1C充电至50% SOC)。 * 恢复结束后,进行标准放电,测量恢复后的容量和能量。 * 计算能量恢复率:`(恢复后能量 / 初始能量) * 100%`。
4. 循环寿命下的能量衰减测试: * 在指定温度下,按照规定的充放电制度(如1C恒流恒压充电,1C恒流放电,DOD 80%)进行循环。 * 每隔一定循环次数(如每50或100次循环),在标准条件下进行一次标准充放电测试,记录容量和能量。 * 计算每次测试点相对于初始值的能量保持率,绘制衰减曲线。
电池模块能量保持与能量恢复能力的试验需严格遵循国内外相关标准和规范,确保测试的一致性和可比性。常见的核心标准包括:
1. 国际标准: * IEC 62660系列: 《电动道路车辆用锂离子动力蓄电池单体及模块》是核心标准。例如: * IEC 62660-1:性能测试(包含容量、能量、功率、库仑效率、能量效率测试)。 * IEC 62660-2:可靠性及滥用测试(包含高温下容量和能量保持率测试,循环寿命测试)。 * ISO 12405系列: 《电动道路车辆用锂离子牵引电池组和系统》也包含相关测试要求。 * UL 1973: 《轻型电动轨道 (LEV) 和固定应用用电池》标准中包含了容量验证、循环寿命等测试。
2. 国家标准 (中国): * GB/T 31484: 《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》 - 核心标准,详细规定了循环寿命测试方法,包含容量衰减的测试。 * GB/T 31485: 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》 - 包含部分可靠性测试(如温度循环,但非直接针对能量保持)。 * GB/T 31486: 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》 - 包含容量、能量、功率、储存性能(能量保持能力)的测试方法。这是最直接规定能量保持能力检测方法的国家标准。 * GB/T 34013/14/15: 针对汽车用动力电池模块和系统的一系列标准,也涉及相关性能要求。
3. 行业/企业标准: 各汽车制造商或大型电池厂商通常也会制定更详细、更严苛的内部企业标准或规范,对能量保持和恢复能力的测试条件、评价指标、合格限值进行具体规定。
进行检测时,必须依据具体产品适用的标准(通常由产品规格书、客户要求或法规强制规定),选择相应的测试项目、测试条件(温度、SOC、时间、充放电速率、循环次数等)、判定准则和报告格式。同时,实验室环境、设备校准、操作规范也需满足相关管理体系(如ISO/IEC 17025)的要求。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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