鋰電池性能測試簡介

鋰電池性能測試簡介鋰離子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(jìn)電池中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(fù)極碳材搭配組成。在組裝一批新電池前正、負(fù)極材料將會被個別的制作CoinCell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(guān)系。可從C-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，并估算充放電電流值。1、定電流定電壓充電充電開始：以一定電流進(jìn)行充電，待電池充電電壓達(dá)設(shè)定值時再以設(shè)定電壓值進(jìn)行充電之方式。當(dāng)鋰離子電池于不當(dāng)?shù)碾妷撼潆姇r極易影響到循環(huán)壽命甚至將使電解液分解而產(chǎn)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(zhǔn)控制，否則仍會有充電不足或循環(huán)壽命降低的問題。準(zhǔn)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(dá)充電截止電壓)又有[CV]的精準(zhǔn)。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(guān)系。充電曲線能讓工程師了解如何設(shè)計電池充電器，而放電曲線能使工程師在設(shè)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(fù)值概略估算電池的殘存容量(ResidualCapacity)。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(jìn)行測試作業(yè)。3、測量電池內(nèi)部阻抗電池上架化成（俗稱活化）之前及下架后皆經(jīng)測量電池阻抗值。待測試后此數(shù)據(jù)合并電池電容量值以為電池組分級選之用。一般狀況下，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）6.溫度測試一般溫度測試是選取化成后電池九組每組2到3顆在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壓、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(xué)的反應(yīng)而來溫度高低會直接影響化學(xué)反應(yīng)速率尤其在低溫及高溫下特別明顯。一般來說-20°C~0°C較不適合電池反應(yīng)在-10°C環(huán)境下充放電使得電池的放電電容量比室溫下減少將近25^。高溫下雖沒有明顯變化但長期下來將會影響到電池循環(huán)壽命。倒是建議可在溫度測試時一并加入不同溫度下的自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?qū)W術(shù)研究所使用的專業(yè)充放電機(jī)具應(yīng)該具個電池安全限制的設(shè)定功能。例如超過電壓、電流、溫度的安全設(shè)定范圍時充放電機(jī)應(yīng)該停止作業(yè)。此目的可有效防止因人為過失、程序設(shè)計失當(dāng)或電池瑕疵所產(chǎn)生的危害。如眾所知，鋰離子電池因不當(dāng)?shù)倪^充或過放皆會造池或是設(shè)備的傷害、甚至人員遭受損傷。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。又如逆充電極性接反將破壞電池化學(xué)性能而喪失機(jī)能。因此安全限制定要詳查再三而電池上架也應(yīng)該謹(jǐn)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(shù)周或數(shù)月。因此應(yīng)該有定期的檢查作業(yè)來稽核如工業(yè)安全衛(wèi)生自動檢查作業(yè)并能詳載記錄以確保場所安全。結(jié)論電池性能測試是研發(fā)單位、制造商內(nèi)部的作業(yè)流程主要目的是為提供電池性能數(shù)據(jù)做為材料、制程改進(jìn)或提供客戶設(shè)計開發(fā)商品的依據(jù)。如再多做各