《动力电池及管理技术》课件-任务五 动力电池的性能测试方法与设备

项目二动力电池的

评价参数与性能测试任务五动力电池的性能测试方法与设备《动力电池及管理技术》素质目标1.培养学生自主学习、

搜集信息、制定计划

的能力。2.

培养学生耐心细致、

精益求精的工匠精神。能力目标能按国标要求对动力电池作某方面的性能测试。知识目标掌握不同种类动力电池的测试标准。任务描述动力电池测试是电池研制、出厂检测、产品评估等的必要手段。作为电动汽

车的能量源，从保证交通工具必要的性能

和安全性角度出发，汽车行业管理部门也

对动力电池、动力电池组甚至动力电池系

统的测试制订了详细的测试规程和检验标

准。虽然电动汽车产业尚处于初级阶段，

标准也会随着应用及对动力电池的认识逐

步修改完善，但对于性能和安全性测试的

基本方法和要求应该相对稳定。任务引入锂离子动力电池的分析测试主要包括电池材料物理化学性能的测试分析、安全性测试评价、电化学性能的测试评价等几个方面。其中电池材料物理化学性能的测试分析主要包括针对锂电池的正负极材料的粒度、比表面积、

微观形貌、元素比、相结构的测试，针对电解质溶液的色谱、质谱分析，针对隔膜的孔隙率、透气性、厚度和热缩率分析，针对工业辅料外观、尺寸、强度等的检测等，在本教材中暂不作说明。任务引入相关国家标准一、相关国家标准GB/T18386.1-2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻

型汽车》GB/T19753-2021《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》GB/T26779-2021《燃料电池电动汽车加氢口》GB/T32694-2021《插电式混合动力电动乘用车技术条件》GBT18487.1-2015电动车辆传导充电系统一般要求等等共计140多条国家标准。锂离子动力电池

安全性测试评价电池的安全性能是指电池在使用及搁置期间对人和装备可能造成伤害

的评估。尤其是电池在滥用时，由

于特定的能量输入，导致电池内部

组成物质发生物理或化学反应而产

生大量的热量，如热量不能及时散

逸，可能导致电池热失控。二、锂离子动力电池安全性测试评价类

别主要测试方法电性能测试过充电、过放电、外部短路、强制放电等机械测试自由落体、冲击、针刺

、振动、挤压、加速等热测试焚烧、热成像、热冲击、油浴、微波加热等环境测试高空模拟、浸泡、耐菌性等二、锂离子动力电池安全性测试评价表通用的电池安全测试项目2、过放电试验电池在(20±5)℃条件下以113(A)电流恒流充电，至电池电压达到4.2V时转恒压充

电，至充电电流降至0.113时停止充电。静

置

1h,

在(20士5)℃条件下以113(A)

电流

恒流放电，至电池电压达到

OV时，电池

应不漏液、不起火和不爆炸。1、标准充电方法电池在(20±5)℃条件

下以113(A)电流恒流充

电，至电池电压达到4.2V时转恒压充电，至充

电电流降至0.113时停止

充电。二、锂离子动力电池安全性测试评价4、短路试验电池按上述方式充电后，将电池经外部短路10min,外部线路电阻

应小于5mQ电池应不漏液、不起火和不爆炸。3、

过充电试验电池按上述方法放电后，可按以下两种充电方式进行试验。(1)以313(A)电流充电，至蓄电池电压达到5V或者充电时间达到90min(任何一个条件先达到即可停止充电)。(2)以913(A)电流充电，至蓄电池电压达到10V或者充电时间达到90min

(任何一个条件先达到即可停止充电),电池应不漏液、不起火和不爆炸。二、锂离子动力电池安全性测试评价电池过充过放短路试验5、跌落试验电池按上述方法充电后，电池在(20±5)℃条件下，从1.5m高度处自由落到厚度为20mm

的硬木板上，电池每个面进行一次，电池应不漏液、不起火和不爆炸。二、锂离子动力电池安全性测试评价7、挤压试验电池按上述方法充电后，按下列条件进行试验，电池应不漏液、不起火和不爆炸。(1)挤压方向：垂直于电池电极板方向施

压。(2)挤压头的面积：不小于20cm2。(3)挤压程度：直至电池壳体破裂或内部

短路，电池电压降为0V。6、加热试验电池按上述方法充电后，将其置于(85±5)℃的恒温

箱内，并保持120min,电池应不漏液、不起火和不爆炸。二、锂离子动力电池安全性测试评价二、锂离子动力电池安全性测试评价8、针刺试验电池按上述方法充电后，用φ3~φ8mm

耐高温钢针，以10~40mm/s

的速

度，从垂直于电池极板的方向贯穿，并停留在电池中，电池应不漏液、不起火和

不爆炸。针刺试验电池加热挤压动力电池电化学

性能测试评价0301影响因素温度、充放电电流、终止电压、充放电设备的精度等。02常温测试电池在(20±5)℃的温度下以1C电流放电到终止电压所获得的容量。03高温测试电池在(55±5)℃的温度下以1C电流放电到终止电压所获得的容量。三、动力电池电化学性能测试评价主要包括容量、内阻、电压、自放电、存储性能、高低温性能、循环性、充放电性能等。(以锂离子为例)1、容量(智能充放电仪)三、动力电池电化学性能测试评价2、内阻01

影响因素电池结构、原材料、电解质溶液含量、荷电状态等。02

交流法测内阻通过交流内阻测试仪器进行测量。03

动态法测内阻通过脉冲试验的方法测试。现在设备厂家研制生产的电池内阻测试设备多是采用交流法为基础进行的测试。三、动力电池电化学性能测试评价3

、平台电压、平台容量影响因素：原材料性能、电池内阻等。平台电压：电池放电过程中电压变化最慢的一段时间锂电池的电压。平台电压决定了电池使用中的有效容量大小。平台容量：电池放电至平台电压时的放电容量。三、动力电池电化学性能测试评价4、倍率性能测试锂电池在不同电流值下的充电容量和放电容量，可以了解锂电池的倍率性能。若纯电动车用动力电池在使用过程中在0.3C倍率放电时可以循环500

次，则在0.5c倍率或更高倍率下放电可能直接影响电池的使用寿命。6、

搁置性能影响因素：电池制造工艺、材料及存储条件等。衡量指标：荷电保持能力(自放电率)、容量恢复能力。测试方法：电池充满电后搁置28天，

检测电池自放电情况和容量恢复情况。5、循环寿命影响因素：电极材料、电解质溶液、隔膜及制造工艺，电池使用过程中的温度、充放

电倍率、充放电制度、保护电

路的耗电量、负载的耗电量等。三、动力电池电化学性能测试评价0

4

电池成组测试四、电池成组测试相似于单体电池的检测参数，电池成组和模块化使用中的主要参数仍然包括电压、内阻、容量、循环寿命等，不同的是测试时需要大电流高电压的

测试设备，检测内容和检测目的也有所不同，主要检测电池模块的动态容

量、功率密度、电压一致性、内阻一致性、倍率充放电性能、循坏寿命、

搁置和存储性能等。0

5

性能测试设备五、性能测试设备充放电测试设备：通过电压、电流、温度传感器可进行相应的参数测量以及实现动力电池容量、能量、电池组一致性等评价参数。