锂离子电池膨胀力测试方法

ICS29.220.99

CCSK82

T/DCB

中国电池工业协团体标准

T/DCBXXXX—XXXX

锂离子电池膨胀力测试方法

Expansibilitytestmethodforlithiumionbatteries

（征求意见稿）

（本草案完成时间：2024/09/10）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电池工业协会发布

T/DCBXXXX-XXXX

锂离子电池膨胀力测试方法

1范围

本文件规定了锂离子电池膨胀力的试验条件和要求、试验方法等内容。

本文件适用于软包和方形锂离子电池、钠离子电池、半固体电池和全固态电池的生产者和使用者可

参考本文件执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件,

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

IEC-62620可充电电池与电池组包括碱性或其他非酸性电解质-工业设备用可充电锂电池与电池组

IEC-62660-1电动道路车辆用二次锂离子蓄电池笫1部分：锂离子电池性能试验

GB/T2900.41电工术语原电池和蓄电池

GB/T31484电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法

GB/T31486电动汽车用动力蓄甩池性能要求及试验方法

GB/T19596电动汽车术语

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

锂离子电池单体lilhiumioncell

直接将化学能转化为电能的基本装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电。

［引用:GB/T314863.1|

32

额定容量ratedcapacity

室温下完全充电的锂离子电池以1八（A）电流放电，达到终止电压时所放出的容量（Ah）。

［引用:GB/T314863.3］

33

初始容量initialcapacity

新出厂的动力蓄电池，在室温下，完全充电后，以（A）电流放电至企业规定的放电终止条件时

所放出的容量（Ah）。

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［引用:GB/T314863.5|

34

膨胀力expansiveforce

锂离子电池使用过程中，由于内部化学反应和材料变形，导致电池体积增大在纵向上所产生的力。

35

膨胀位移expansiveplacement

锂离子电池使用过程中，由于内部化学反应和材料变形，导致电池体积增大所产生的厚度变化。

4符号

下列符号适用于本文件。

G：1小时率额定容量(Ah),,

1小时率放电电流，其数值等于G(A)o

l/3/i：3小时率放电电流，其数值等于1/3G(A)o

SOC：荷电状态(stateofcharge)。

OCV：SOC状态下的开路电压。

5试验条件及要求

5’环境条件

除另有规定，试验环境条件温度为22℃土5℃,相对湿度为10%〜90%,大气压力为86kPa〜106kPa。

5：测试仪器、仪表准确度

测试仪器、仪表精度应满足以下要求：

a)电压测试装置：±0.5%F.S.；

b)电流测试装置；±0.5%F.S.；

c)温度测试装置：±0.5℃；

d)时间测试装置：±0.1s；

5U测试过程误差

测试过程误差，实测值与目标值之间的误差范围要求如下:

a)电压：±1%；

b)中流：±1%：

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c）温度：±2℃；

54测试工装（机械系统）要求

机械系统的作用是约束测试电池、对电池施加预载荷、传递膨胀力、固定传感器及散热。

5.4.1膨胀力工装要求

膨胀力工装至少由以下部件组成，上/下垫片固定板、支撑轴、压力传感器、中间板及螺栓和防松螺

母组成，示意图见附件A中图1。

5.4.2膨胀位移工装要求

膨胀位移工装至少由以下部件组成，位移传感器固定板、上/下垫片固定板、支撑轴、膨胀力调整弹

簧、位移传感器、压力传感器、中间平衡板及螺栓和防松螺母组成，装置部件材料一般采用钢材质。

5，膨胀力测试要求

采用定间隙条件下进行电池的充放电测试，固定位移传感器，测试充放电工况下电池的膨胀位移、

温度、应变等。压力传感器压力精度0.2%F.S.。

56膨胀位移测试要求

采用恒压力条件卜进行定尺的充放电测试，固定位移传感器，测试充放电工况卜电池的膨胀位移、

温度、应变等。位移传感器厚度测量分辨率0.1nm,精度土

57环境控制要求

环境控制系统是用于控制试验时试验台机械系统所处环境的温度，主:要包括高低温试验箱及相应

的客户端软件。设备温度范围能满足-20。（2〜+100空（或更低温度至-40。0。

6方法概述

A1膨胀力测试

采用环境箱控制待测电池环境温度，控制蓄电池单体工装在恒间隙模式下，对电芯先施加一个初始

预紧力，通过高精度的位移调控系统保持该预紧力条件对应的电芯间隙不变，实时采集电芯充放电过程

中的纵向上压力变化曲线。

6.2膨胀位移测试

采用环境箱控制待测电池环境温度，控制蓄电池单体工装在恒压力模式下，对电芯先施加一个初始

预紧力，通过高精度的位移调控系统检测电芯间隙变化，实时采集电芯充放电过程中电池厚度变化曲线。

7试验方法

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可采用任何与本标准所描述的装置等效的，以计算机及电子仪器作为基础的设备与数据分析系统

进行检测；当有争议时，采用本标准所描述的精度测量方法。

71测试前的准备

7.1.1初始容量

电池初始容量测试方法如下：

a）以I/3//A）电流或按照企业推荐的充电制度充电至规定的充电截止条件，在22℃±5℃的环境

温度下搁置1h；

b）在22c±5°C的环境温度下，以1/3八恒流放电至放电终止电压，测量放电容量；

c）步骤a）、步骤b）共进行5次，取第3次〜第5次测量得到的平均容量为初始容量。

7.1.2SOC调整

测试工装安装之前将SOC调至空电态或企业规定的SOC状态，其步骤如下：

a）22c±5℃条件下，以1/3//A）电流或按照企业推荐的充电制度充电至规定的充电截止条件，在

22℃±5℃的环境温度下搁置1h；

b）以I/3//A）电流或按照企业推荐的放电制度放电至（）%SOC或企业规定的SOC状态；

c）静置2h及以上时间，记录电压为此SOC状态下的OCV。

7.1.3测试工装与电池安装

a）将电芯、压力传感器或位移传感器至于检测夹具板规定位置；

b）连接传感器与采集及监控系统；

c）初始预紧力的初始设置：将0.2MPa的压强或企业规定的压强施加在电芯表面作为恒压力或者恒

间隙的初始条件。

7.1.4环境控制及信号采集监控系统准备

a）将安装好测试工装的电池至于环境箱中；

b）连接传感器与采集及监控系统；

c）初始预紧力再次设置：将0.2MPa的压强或企业规定的压强施加在电芯表面作为恒压力或者恒间

隙的初始条件；

（1）在目标环境温度下，二述装置静置24h,记录监控系统压力变化，使得压力变化小于5%。

7；电池容量测试

电池容量测试方法如下：

a）按照7.1.2a）规定的方法充满电，在22c±5℃的环境温度下搁置1h；

b）在22C±5℃的环境温度下，以1/3人恒流放电至放电终止电压，测量放电容量；

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c）步骤a）、步骤b）共进行3次，取3次测量得到的平均容量，所平均容量不小于7.1.1平均容量

的95%。

7.3膨胀力测试

a）在目标环境温度下达到热平衡后，按照以"i恒流充电至截止充电截止电压，然后恒压条件下电

流至I/20A截止，或企业规定的方法进行充电，搁置lh或企业规定时间：

b）以“恒流放电至放电终止电压或企业规定的方法进行放电，静置lh或企业规定时间；

c）步骤a）、步骤b）共进行1000次或容量衰减至80%,记录该过程对应的容量、能量、最大膨胀

力、最小膨胀力变化以及温度变化。

74膨胀位移测试

a）在目标环境温度下达到热平衡后，按照以3恒流充电至截止充电截止电压，然后恒压条件下电

流至l/20/i截止，或企业规定的方法进行充电，搁置lh或企业规定时间：

b）以1人恒流放电至放电终止电压或企业规定的方法进行放电，静置1h或企业规定时间；

c）步骤a）、步骤b）共进行1000次或容量衰减至80%,记录该过程对应的容量、能量、最大膨胀

位移、最小膨胀位移变化以及温度变化。

75膨胀力系数计算

AC

a=^x100%（1）

式中：

a一一膨胀力系数；

AF一—试样膨胀或收缩值，单位为牛（N）；

Fo——膨胀力原始值，单位为牛（N）；

7A膨胀位移系数计算

p=^x100%