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锂电池性能测试简介High quality manuscripts are welcome to download锂 电 池 性 能 测 试 简 介锂离子电池具备如下儿个特性 高能量密度、高操作电压、高输出功率、 快速充电及低公害所以虽然在单位能量价格上比起其它电池仍然偏高 但仍为 近年来各种先进电池中最被重视的商品化电池所以在此以介绍锂离子电池为 主1、极板性能测试锂离子电池一般是由正极含锂氧化物与负极碳材搭配组成在组装一批新电 池前正、负极材料将会被个别的制作Coin Cell半电池如LiMn20,/Li半电池，藉 此来测试单位电容量及充放电特性藉由定电位仪所测得的电容量［C］-电压［V］ 变化关系可从C-V曲线的最佳电位区间来决定充电截止电压与放电截止电压， 再以实际活化物总量换算理论电容量，并估算充放电电流值1、定电流定电压充电充电开始：以一定电流进行充电，待电池充电电压达设定值时再以设定电压 值进行充电之方式当锂离子电池于不当的电压充电时极易影响到循环寿命甚至 将使电解液分解而产生危险因此不能使用像線镉、線氢电池所通用的定电流充 电法，以避免上述的问题锂离子电池较宜使用定电压充电法，但必须有精确充 电截II••电压位准控制，否则仍会有充电不足或循环寿命降低的问题。

准定电压式 充电就是一例定电流定电压充电法［CC-CV］既有［CC］充电的速率充电即可达充 电截止电压）又有［CV］的精准曲线c-v曲线是描充电池在充电、放电过程中电压及电容量间的关系充电曲线 能让工程师了解如何设计电池充电器，而放电曲线能使工程师在设计电路时止确 的学:握电池的特性例如最佳的工作电压、不同温度c-rate下的电池电容量我们也可从电池目前的电压对照C-V曲线：以斜率大小负值概略估算电池的 残存容量（Residual Capacity） o因此C-V曲线是了解电池的重要工具2、 分电池（Cell）性能测试已组装之分电池，俗称单位电池（以下简称电池）在组装后静置8-12小时后为让电解液充份浸润极板，即依下列程序进行测 试作业3、 测量电池内部阻抗电池上架化成（俗称活化）之前及下架后皆经测量电池阻抗值待测试后此 数据合并电池电容量值以为电池组分级选之用一般状况下，电池阻抗愈低，电 池性能愈好，整体表现也愈佳2. 电池化成（活化Formation）锂离子电池的化成：除了是使电池作用物质藉第一次充电转成正常电化学作 用外也是使负极极板生成钝化膜的重要程序一般相信钝化膜在锂离子电池的 电化学反应中对于电池的稳定扮演着相当重要的角色。

也因此各电池制造商 除将材料及制程列为机密外化成条件也被列为该公司电池制造的重要机密相同于极板测试：将电池实际活化物总量换算理论电容量，以低C-rate作 为充电电流值☆以定额电流将电池在N小时内做完全放电 获得在此电流下之N小时率容 量G因此充、放电电流可以C-rate即C、•的系数来表示其大小，关系如下式:I 二M* CxI：充、放电电流大小(mA)M：倍率 C-rate (hr-1)Cn： N小时内完全放电的额定电容量(mAhr)例如：电池之5小时率容量C5=300mAhr,则C-rate为之充、放电电流大小 将是：I二M* C5= hr1)*(300mAhr)=150mA电池化成过程中会有大量的能量耗损，最可能是用于钝化膜的形成3. 电池电容量测试一般电池电容量测试是选取化成后电池三组 每组3至5颗 再依下列步 骤进行充放电充放电过程以10分钟为一个取样单位 记录每一电池的电池电 压、充放电流 另外对充、放电容量采取积分记录电池化成后最初的儿次充放电会因为电池的不可逆反应使得电池的放电 电容量在初期会有减少的情形电池的放电电容量自向下减少待电池电化学状 态稳定后电池容容量即趋平稳。

因此有些化成程序亦包含了数十次的充放电循 环以达到稳定电池的目的不同C-rate的放电会影响到放电容量4. 循环寿命测试选取化成后电池三组 每组3到5颗 依下列步骤充放电充放电过程以 20分钟为一个取样单位 记录每一电池的电池电压、充放电流 另外对充、放电 容量采取积分记录于测试结束后 将各电池之放电电容量除以标称电容量由测试结果可得知不同C-rate放电会影响到电池的循环寿命5. 自放电率测试选取化成后电池四组 每组2到3颗 并依下列步骤充电每隔7日放电 一组 如下列步骤放电 记录平均每一电池的电池压压、充放电流 另外下放电 容量采取积分记录于第28 口完成自放电率测试 由结果可看出锂离子电池的自放电率每月不 超过5%o6. 温度测试一般温度测试是选取化成后电池九组 每组2到3颗 在不同温度下依序 完下列步骤充放电充放电过程以20分钟为一个取样单位 记录每一电池的电 池电压、充放电电池 另外对充、放电容量采取积分记录电能的储存与释放是由电化学的反应而来温度高低会直接影响化学反应速 率 尤其在低温及高温下特别明显一般来说-20° C~0° C较不适合电池反 应在-10C环境下充放电 使得电池的放电电容量比室温下减少将近25二高温下虽没有明显变化但长期下来将会影响到电池循环寿命。

倒是建议可在温 度测试时 一并加入不同温度下的自放电率 看看会不会有明显的差异7. 性能测试之安全注意事项研发单位或学术研究所使用的专业充放电机具应该具个电池安全限制的设 定功能例如超过电压、电流、温度的安全设定范围时充放电机应该停止作业 此目的可有效防止因人为过失、程序设计失当或电池瑕疵所产生的危害如众所 知，锂离子电池因不当的过充或过放 皆会造池或是设备的伤害、找至人员遭受损伤轻者电池功能丧失稍重者超出压力阀限制使敬害气体及电解液外漏如 为电池瑕疵我至有可能燃烧起火又如逆充电 极性接反 将破坏电池化学性能而丧失 机能因此安全限制定要详查再三 而电池上架也应该谨慎一般电池测试作业 尤其是电池循环寿命测试动辄数周或数月因此应该有定期的检查作业来 稽核 如工业安全卫生自动检查作业 并能详载记录以确保场所安全结论电池性能测试是研发单位、制造商内部的作业流程主要目的是为提供电池 性能数据 做为材料、制程改进或提供客户设计开发商品的依据如再多做各项 安全测试将会使使用者获得更多的保障C是以电池标称容量 对照电流的一种表示方法 如电池是lOOOmAh的容量1C就是充电电流1000mA 就是10mAo。