鋰電池性能測試簡介

1、鋰電池性能測試簡介鋰離于電池具備如下幾個特性 高能量密度、高操作電壓*高 輸出功率、快速充電及低公害。所以雖然在單位能量價格上比起其它 電池仍然偏高 但仍為近年來各種先進電池巾最被重視的商品化電 池。所以在此以介紹鋰離子電池為主。1、極板性能測試鋰離子電池一般是由正極含鋰氧化物與負極碳材搭配組成。 在組 裝一批新電池前正、負極材料將會被個別的制作 Coin Cell半電池如 LiMn2O4/Li半電池，藉此來測試單位電容量及充放電特性。 藉由定電 位儀所測得的電容量C-電壓V變化關系?？蓮腃-V曲線的最佳電 位區(qū)間來決定充電截止電壓與放電截止電壓，再以實際活化物總量換 算理論電容量，并估算充放

2、電電流值。1、定電流定電壓充電充電開始：以一定電流進行充電，待電池充電電壓達設定值時再 以設定電壓值進行充電之方式。當鋰離子電池于不當的電壓充電時極 易影響到循環(huán)壽命甚至將使電解液分解而產生危險。因此不能使用像鎳鎘、鎳氫電池所通用的定電流充電法，以避免上述的問題。鋰離子 電池較宜使用 定電壓充電法，但必須有精確充電截止電壓 位準控制， 否則仍會有充電不足或循環(huán)壽命降低的問題。 準定電壓式充電就是一 例。定電流定電壓充電法 CC-CV既有CC充電的速率（1.0C充電 0.5hr即可達充電截止電壓）又有CV的精準。2. C-V曲線C-V曲線是描充電池在充電、放電過程中電壓及電容量間的關系。 充電曲

3、線能讓工程師了解如何設計電池充電器 ，而放電曲線能使工程 師在設計電路時正確的掌握電池的特性。例如最佳的工作電壓、不同 溫度C-rate下的電池電容量。我們也可從電池目前的電壓對照 C-V曲線：以斜率大小負值概略估算電池的殘存容量（Residual Capacity）。因此C-V曲線是了解電池的重要工具2、分電池（Cell）性能測試已組裝之分電池，俗稱單位電池（以下簡稱電池）。在組裝后靜置8-12小時后為讓電解液充份浸潤極板，即依下列 程序進行測試作業(yè)。3、測量電池內部阻抗電池上架化成（俗稱活化）之前及下架后皆經測量電池阻抗值。 待測試后此數據合并電池電容量值以為電池組分級選之用。一般狀況下，

4、電池阻抗愈低，電池性能愈好，整體表現(xiàn)也愈佳。2.電池化成（活化Formation）鋰離子電池的化成：除了是使電池作用物質藉第一次充電轉成正 常電化學作川外也.是加負極極板仝成飩化膜的重愛卅序一般和信 鈍化膜亦鋰離子電池的電化學反應中 對于電池的穩(wěn)定扮演著相當 貶耍的用色°也閔此 各電池制造商除將材料及制程列為機密外化成 條件也被列為該公司電池制造的重要機密。相同于極板測試：將電池實際活化物總量換算理論電容量， 以低C-rate作為充電電流值。以定額電流將電池在 N小時內做完個放電 荻得在此電流下 之N小時率容量Cn。因此充、放電電流可以C-rate即Cn的系數來表 示其大小，關系如下

5、式：I=M* C nI :充、放電電流大小(mA)M :倍率 C-rate(hF)Cn: N小時內完全放電的額定電容量(mAhr)例如：電池之5小時率容量C5=300mAhr，則C-rate為0.5之充、 放電電流大小將是：I=M* C 5=(0.5 hr-1)*(300mAhr)=150mA電池化成過程中會有大量的能量耗損，最可能是用于鈍化膜的形成。3. 電池電容量測試一般電池電容雖測試是選取化成后電池一一組 每組3至5顆 再依下列步驟進行充放電。充放電過程以10分鐘為，個収樣牟位記錄每一電池的電池電壓、充放電流 另外對充、放電容量采取積分 記錄。電池化成后 最初的幾次充放電會兇為電池的不可

6、逆反應 使 得電池的放電電容量在初期會有減少的情形。電池的放電電容量自 0.753mA向下減少。待電池電化學狀態(tài)穩(wěn)出.丿匸 電池容容宣即總半穩(wěn)“ 因此有些化成程序亦包含了數十次的充放電循環(huán)以達到穩(wěn)定電池的 目的。不同C-rate的放電會影響到放電容量。4. 循環(huán)壽命測試選取化成后電池一-組 鈿組3到5顆 依下列步驟充放電允 放電過程以20分鐘為個収祥單位 記錄每-吐池的電池電爪、充 放電流另外對充*放也容量采取積分記錄。丁測試結束后 將各電池之放電電容量除以標稱電容量。由測試 結爪可即知 不同C-rate放電會影響到電池的循環(huán)壽命。5自放電率測試選取化成后電池匹組 每組2到3煩 并依下列步躱處

7、電每 隔7 H敗電一組 如下列步驟放電 記呆半均每一電池的電池汗汗、 充放電流另外下放電容量采取積分記錄。于第28 H完成口放電率測試 出綣UM看川鋰肉叫池的口放 電率每月不超過5%。6.溫度測試一般湍.度測試是選取化成后電池九組 御組2到3顆 亦不同 溫度下依序完下列步驟充放電。充放電過程以 20分鐘為一個取樣單 位 記錄每一電池的電池電丿土、充放電電池 另外對充放電容量采 取積分記錄。電能的儲存與釋放是由電化學的反應而來 溫度高低會直接影 響化學反應速率 尤共在低溫及高溫下特別明顯一般來說-20° C0° C較不適合屯池反應在-10° C環(huán)境下充放電便得電池的

8、妝電電容.雖比窣湍下減少 將近25“ 高溫卜也沒仔附顯變化 但怪期卜來將會影響到電池循壞壽命。倒是建議可在溫度測試時 一并加入不同溫度下的口放電率 看看會不會有明顯的差異。7.性能測試之安全注意事項研發(fā)單位或學術研究所使用的業(yè)充放電機具應該具個電池 安全限制的設定功能。例如超過電壓、電流、溫度的安全設定范圍時 充放電機應該停止作業(yè)。此目的可有效防止因人為過失、 程序設計失 當或電池瑕疵所產生的危害。如眾所知，鋰離子電池因不當的過充或 過放 皆會造池或是設備的傷害、甚至人員遭受損傷円輕者電池功能 喪失稍重者超出壓力閥限制使敬害氣體及電解液外漏如為電池 瑕疵甚至有可能燃燒起火乂如逆充電 極性接反 將破壞電池化學 性能而喪失機能。兇此安全限制定更詳杳再匚而電池上架也應該謹 慎。一般電池測試作業(yè)尤其是電池循環(huán)壽命測試動輒數周或數JL囚此應該有定期的 檢杳作業(yè)來稍核如工業(yè)安全衛(wèi)生自動檢査作業(yè) 并能詳載記錄 以確保場所安全。結論電池性能測試是研發(fā)單位、制造