鋰離子電池試驗規(guī)程—功率型

1、功率型鋰離子電池測試方法目錄一、電池靜態(tài)容量與能量21.1 標準循環(huán)31.2 室溫下電池靜態(tài)容量與能量測試步驟31.3 低溫下電池靜態(tài)容量與能量測試步驟31.4 高溫下電池靜態(tài)容量與能量測試步驟4二、電池峰值功率、內(nèi)阻以及開路電壓52.1 峰值功率測試充放電制度52.2 峰值功率測試數(shù)據(jù)處理方法52.3 峰值功率測試步驟72.3.1 室溫下峰值功率測試72.3.2 非室溫下峰值功率測試8三、電池自放電率及容量衰減83.1 室溫下電池自放電率以及容量衰減83.2 非室溫下電池自放電率以及容量衰減率9四、冷啟動9五、電荷接受能力10六、振動10七、電池充放電庫倫效率及能量效率107.1 電池充放電

2、庫倫效率107.1.1室溫下電池庫倫效率測試107.1.2低溫下電池庫倫效率測試117.1.3高溫下電池庫倫效率測試117.2 電池充放電能量效率127.2.1室溫下電池充電能量效率127.2.2低溫下電池充電能量效率127.2.3高溫下電池充電能量效率137.2.4室溫下電池放電能量效率137.2.5低溫下電池放電能量效率137.2.6高溫下電池放電能量效率14八、循環(huán)壽命和使用壽命148.1 循環(huán)壽命測試方法148.2 使用壽命測試方法14本試驗方法以電動汽車用鋰離子動力蓄電池系統(tǒng)測試規(guī)程-第1部分-高功率應(yīng)用為基礎(chǔ)，參考FreedomCAR功率輔助型測試手冊、USABC電動車電池測試手冊

3、以及QC/T 743-2006電動汽車用里離子蓄電池測試行業(yè)標準而制定，測試中根據(jù)實際情況對各測試規(guī)程中的測試方法有所修改。車用鋰離子電池分為高功率型鋰離子電池和能量型鋰離子電池，本手冊對功率型鋰離子電池規(guī)定了測試項目和測試方法。對于功率型鋰離子電池，其測試應(yīng)該包含以下幾項：1） 高溫、室溫和低溫下電池靜態(tài)容量與能量；2） 高溫、室溫和低溫下峰值功率、電池充放電內(nèi)阻以及電池開路電壓；3） 高溫、室溫和低溫下電池自放電率以及容量衰減；4） 冷啟動性能；5） 電荷接受能力；6） 振動；7） 高溫、室溫、低溫下電池庫倫效率以及能量效率；8） 電池循環(huán)壽命以及使用壽命測試。通用測試條件1. 除非特殊說

4、明，否則電池測試環(huán)境條件為：溫度20±5，相對濕度25%85%，大氣壓力86kPa106kPa。2. 當測試的目標環(huán)境溫度改變時，在進行測試前受試裝置需要完成環(huán)境適應(yīng)過程：受試裝置在新的實驗環(huán)境溫度下靜置12h。受試裝置是蓄電池系統(tǒng)，則環(huán)境適應(yīng)過程需要關(guān)閉電池控制單元。如果在1h內(nèi)所有測試點的溫度變化小于4，則環(huán)境適應(yīng)過程的靜置時間可以縮短。3. 調(diào)整SOC至實驗?zāi)繕酥担╪%）的方法是：按供應(yīng)商提供的充電方式將蓄電池包或系統(tǒng)充滿電，靜置1h，以1C恒流放電（100-n）/100h。每次SOC調(diào)整后，新的測試開始前受試裝置需要靜置30min。4. 測量裝置準確度的要求如下：電壓測量裝置

5、：不低于0.5級電流測量裝置：不低于0.5級溫度測量裝置：±1K時間測量裝置：±0.1%尺寸測量裝置：±0.1%質(zhì)量測量裝置：±0.1%5. 測試過程中，對充放電裝置、溫控箱等控制儀器的控制精度要求如下：電壓：±1%電流：±1%溫度：±2一、電池靜態(tài)容量與能量電池靜態(tài)容量與能量測試需要測得電池在不同溫度下以不同放電倍率放電所能夠釋放出的容量和能量。（在測試過程中最好能夠測得電池表面溫度變化）1.1 標準循環(huán)標準循環(huán)在室溫下進行，按照先后順序包括一個標準放電過程和標準充電過程，其步驟如下：a) 標準放電：使用1C放電至供應(yīng)商規(guī)

6、定的放電截止條件；b) 靜置30min；c) 標準充電：根據(jù)蓄電池供應(yīng)商提供的充電機制充電；d) 靜置30min；如果標準循環(huán)和一個新的測試之間時間間隔長于24小時，則需要重新進行一次標準循環(huán)。1.2 室溫下電池靜態(tài)容量與能量測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.進行一個標準循環(huán)RT3.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓RT4.靜置30minRT5.標準充電RT6.靜置30minRT7.重復(fù)步驟36，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C、18C、20C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓RT8.用電流時間乘積積分可得電池靜態(tài)容量，

7、電流電壓乘積積分可得電池靜態(tài)能量RT1.3 低溫下電池靜態(tài)容量與能量測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.進行一個標準循環(huán)RT3.電池所處環(huán)境溫度降低為0，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程04.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓05.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT6.標準充電RT7.重復(fù)步驟36，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓8.電池所處環(huán)境溫度降低為-10，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程-109.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓-1010電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一

8、個環(huán)境適應(yīng)過程RT11.標準充電RT12.重復(fù)步驟811，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓13.電池所處環(huán)境溫度降低為-20，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程-2014.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓-2015.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT16.標準充電 RT17.重復(fù)步驟1316，分別進行2/3C、1C、2C、5C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓18.用電流時間乘積積分可得電池靜態(tài)容量，電流電壓乘積積分可得電池靜態(tài)能量RT1.4 高溫下電池靜態(tài)容量與能量測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適

9、應(yīng)過程RT2.進行一個標準循環(huán)RT3.電池所處環(huán)境溫度升高為30，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程304.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓305.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT6.標準充電RT7.重復(fù)步驟36，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C、18C、20C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓8.電池所處環(huán)境溫度升高為40，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程409.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓4010電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT11.標準充電RT12.重復(fù)步驟811，分別進行2/3C、1C、2C、5

10、C、8C、10C、12C、15C、18C、20C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓13.電池所處環(huán)境溫度升高為50，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程5014.以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓5015.電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT16.標準充電RT17.重復(fù)步驟1316，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓18電池所處環(huán)境溫度升高為60，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程6019以1/3C倍率電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓6020電池所處環(huán)境溫度升高為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT21標準充電RT

11、22重復(fù)步驟1316，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C電流放電，放電截止電壓為供應(yīng)商規(guī)定的截止電壓23.用電流時間乘積積分可得電池靜態(tài)容量，電流電壓乘積積分可得電池靜態(tài)能量RT二、電池峰值功率、內(nèi)阻以及開路電壓電池峰值功率、內(nèi)阻以及開路電壓測試需要通過在鋰離子電池上運行一種充放電制度來達到，測試所涉及的溫度規(guī)定為-10、0、室溫（20±5）、40、55。2.1 峰值功率測試充放電制度時間增加量S累計時間S電流A0001818Imax405801068-0.75Imax401080其中Imax是供應(yīng)商提供的電池18s脈沖放電最大電流，圖xx是脈沖功率測試充放電制度2.2

12、 峰值功率測試數(shù)據(jù)處理方法在峰值功率測試試驗中需要測量的電壓和電流時間S電壓V電流A對應(yīng)電流值A(chǔ)0U0I000.1U1I0Imax2U2I0Imax10U3I0Imax18U4I0Imax58U5I0058.1U6I0-0.75Imax60U7I0-0.75Imax68U8I0-0.75Imax108U9I001) 放電內(nèi)阻計算2) 充電內(nèi)阻計算3) 放電功率計算4) 充電功率計算2.3 峰值功率測試步驟2.3.1 室溫下峰值功率測試序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標準循環(huán)RT3.調(diào)整SOC至90%RT4.記錄電池開路電壓RT5.執(zhí)行峰值功率測試制度RT6.重復(fù)步驟25，每隔10

13、%SOC執(zhí)行一次峰值功率測試制度直到SOC=10%RT如果SOC=90%時無法執(zhí)行峰值功率測試制度，則調(diào)整SOC為80%；如果SOC=10%時無法執(zhí)行峰值功率測試制度，則調(diào)整為SOC=20%。2.3.2 非室溫下峰值功率測試序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標準循環(huán)RT3.調(diào)整SOC至90%RT4.調(diào)整到合適溫度，進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程5.記錄電池開路電壓RT6.執(zhí)行峰值功率測試制度RT7.重復(fù)步驟26，每隔10%SOC執(zhí)行一次峰值功率測試制度直到SOC=10%RT三、電池自放電率及容量衰減電池在長時間存儲的情況下會發(fā)生容量減少的現(xiàn)象，這稱為自放電；在高低溫下存儲的電池會發(fā)生不可逆

14、的容量損失現(xiàn)象，這稱為容量衰減。需要測試電池在低溫（-20、0），室溫（20±5）和高溫（40）下存儲的電池自放電以及容量衰減。測試中的電池自放電率要達到5%，偏離太多要調(diào)整存儲時間。3.1 室溫下電池自放電率以及容量衰減序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電，（放電容量記為C3）RT4.靜置30minRT5調(diào)整SOC至80%RT6標準放電，（放電容量記為C6）RT7靜置30minRT8調(diào)整SOC至80%RT9擱置720hRT10標準放電，（放電容量記為C10）RT11標準充電RT12標準循環(huán)RT13標準放電，（放電容量記為C13）RT室溫下電池自放電率

15、室溫存儲下電池容量衰減率3.2 非室溫下電池自放電率以及容量衰減率序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3將溫度設(shè)置為目標溫度，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程（靜置30min）目標溫度4.標準放電，（放電容量記為C4）目標溫度5.將溫度設(shè)置為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT6.調(diào)整SOC至80%RT7.將溫度設(shè)置為目標溫度，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標溫度8.標準放電，（放電容量記為C8）目標溫度9.將溫度設(shè)置為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT10.調(diào)整SOC至80%RT11.將溫度設(shè)置為目標溫度，擱置720h目標溫度12.標準放電，（放電容量記為C12）目標溫度13.將溫度設(shè)置為環(huán)境溫度，進

16、行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT14.標準充電RT15.標準循環(huán)RT16.將溫度設(shè)置為目標溫度，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標溫度17.標準放電，（放電容量記為C17）目標溫度非室溫下電池自放電率非室溫存儲下電池容量衰減率四、冷啟動冷啟動是測試電池在低溫環(huán)境下瞬間提供高功率輸出的能力，對于電池在實車上的應(yīng)用來講是一個非常重要的參數(shù)。測試選擇的溫度為-20。冷啟動測試步驟序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.調(diào)整SOC至20%或者供應(yīng)商允許的最低SOCRT4.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程-205.恒壓放電，持續(xù)5s-206靜置10s-207.重復(fù)步驟56兩次-20冷啟動功率計算時，先計算每個恒壓放

17、電脈沖電池放電功率的平均值，在計算三次恒壓放電功率平均值。五、電荷接受能力需要測試的是低溫、常溫以及高溫下電池的在不同電流下充電的電荷接受能力。序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.調(diào)整溫度為目標溫度，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標溫度5.以1/3C的電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓目標溫度6.調(diào)整溫度為室溫，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT7.標準放電RT8.調(diào)整溫度為目標溫度，進行一個環(huán)境適應(yīng)過程目標溫度9.重復(fù)步驟57，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C的充電目標溫度六、振動參考電動汽車用鋰離子動力蓄電池系統(tǒng)測試規(guī)程-第1部分-高功

18、率應(yīng)用，測試中還需要包括本測試方法第2條關(guān)于峰值功率的測試。七、電池充放電庫倫效率及能量效率電池效率是電池系統(tǒng)應(yīng)用中非常重要的一個參數(shù)，在電池建模以及SOC估算等方面是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)。7.1 電池充放電庫倫效率電池充放電庫倫效率一般都比較高，接近100%，在很多場合是可以忽略不計的。本測試中需要對電池的庫倫效率進行一種近似的測試，數(shù)據(jù)只能提供參考作用。7.1.1室溫下電池庫倫效率測試序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.靜置30minRT5.以1/3C電流充電至SOC大致為50%RT6.靜置30minRT7.標準放電RT8.放電電荷量/充電電荷量即為

19、電池在1/3C電流下的庫倫效率RT9.重復(fù)步驟28，測量電池在2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C下的庫倫效率RT7.1.2低溫下電池庫倫效率測試序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程05.以1/3C電流充電至SOC大致為50%06.靜置30min07.標準放電08.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1/3C電流下的庫倫效率09.重復(fù)步驟18，測量電池在2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C下的庫倫效率10.進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT11.標準循環(huán)RT12.標準放電RT13.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程-2

20、014.以1/3C電流充電至SOC大致為50%-2015.靜置30min-2016.標準放電-2017.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1/3C電流下的庫倫效率-2018.重復(fù)步驟1017，測量電池在2/3C、1C、2C、5C、8C、10C下的庫倫效率7.1.3高溫下電池庫倫效率測試序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)性過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程405.以1/3C電流充電至SOC大致為50%406.靜置30min407.標準放電408.放電電荷量/充電電荷量即為電池在1/3C電流下的庫倫效率409.重復(fù)步驟18，測量電池在2/3C、1C、2C、5C、8C、10

21、C、12C、15C下的庫倫效率7.2 電池充放電能量效率電池充放電能量效率測定過程中默認電池的充放電庫倫效率為100%，借助于電池開路電壓曲線，電池的充放電能量效率可以分別測定得。7.2.1室溫下電池充電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.靜置30minRT5.以1/3C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓RT6.靜置30minRT7.重復(fù)步驟26，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C充電RT7.2.2低溫下電池充電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程0

22、5.以1/3C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓06.重復(fù)步驟15，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C充電7.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT8.標準循環(huán)RT9.標準放電RT10.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程-2011.以1/3C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓-2012.重復(fù)步驟711，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C充電7.2.3高溫下電池充電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.標準放電RT4.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程405.以1/3C電流充電至供應(yīng)商規(guī)定的充電截止電壓406.重復(fù)步驟15，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C充電7.2.4室溫下電池放電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.以1/3C電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓RT4.靜置30minRT5.重復(fù)步驟24，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C、18C、20C放電RT7.2.5低溫下電池放電能量效率序號內(nèi)容溫度1.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程RT2.標準循環(huán)RT3.進行一個環(huán)境適應(yīng)過程04.以1/3C電流放電至供應(yīng)商規(guī)定的放電截止電壓05.重復(fù)步驟14，分別進行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C、12C、15C、