磷酸铁锂(LiFePO₄,简称 LFP)电池因其高安全性、长循环寿命、热稳定性好、成本较低等优点,广泛应用于电动汽车、储能系统、电动工具及两轮车等领域。对其进行全面的试验评估,是确保产品性能、安全性和可靠性的关键环节。
1. 电性能试验
旨在评估电池的基础性能边界,是产品定型和选型的依据。
容量测试:在标准温度下(如25°C),以特定倍率(如0.5C)恒流恒压充电至上限电压,静置后,再恒流放电至截止电压,所放出的电量即为容量。
能量与功率密度测试:通过充放电曲线积分计算能量,通过脉冲功率特性测试(如HPPC)计算功率能力。
倍率特性测试:测试不同充放电电流下的容量、温升和电压平台,评估电池的高倍率性能。
内阻测试:包括交流内阻和直流内阻,反映电池的极化特性和功率性能。
开路电压与SOC标定:建立开路电压与荷电状态的精确对应关系,是电池管理系统估算SOC的基础。
自放电测试:测量电池在存储期间容量或电压的衰减率,评估其荷电保持能力。
高低温性能测试:在高温(如55°C)和低温(如-20°C,-30°C)下测试容量、功率等性能的衰减情况。
2. 安全试验(滥用测试)
模拟各种极端滥用情况,验证电池的安全防线。这是强制性认证的核心。
机械滥用:
挤压:用刚性棒或板挤压电池,模拟车辆碰撞事故,要求不起火、不爆炸。
针刺:用钢针穿透电池,触发内部短路,是对电池本体安全性z严苛的考验之一。磷酸铁锂电池在此项测试中通常表现优异。
振动:模拟车辆行驶中的长期振动环境。
冲击/跌落:模拟运输或使用中的机械冲击。
热滥用:
热箱/高温存储:将电池置于高温环境(如130°C)中静置,观察是否热失控。
加热/热冲击:快速升温和温度循环测试。
过温循环:在充放电循环中施加过高温度。
电滥用:
过充:以较大电流将电池充电至远高于上限电压,测试防过充保护机制和电池耐压能力。
过放:将电池放电至远低于截止电压,测试其对铜析出等损害的耐受性。
外部短路:在电池正负极之间用低阻导体短接,模拟短路故障,测试瞬时大电流下的安全表现。
环境适应性:
海水浸泡:模拟涉水或浸泡情况。
盐雾测试:评估耐腐蚀性(针对外壳和连接件)。
3. 可靠性及寿命试验
评估电池在长期使用下的衰减和可靠性,关乎产品质保和总拥有成本。
循环寿命测试:
标准循环:在标准条件下进行全充全放循环,直到容量衰减至额定容量的80%(或其他规定值),记录循环次数。
工况模拟循环:模拟实际应用场景(如电动汽车的DST、FUDS工况,储能的充放电profile)进行测试,更具实际意义。
日历寿命测试:将电池在不同温度和不同SOC下长期存储,定期检测容量和内阻衰减,用于预测电池的储存寿命。通常与阿伦尼乌斯模型结合进行加速老化研究。
存储性能测试:评估电池在特定条件下存储后的容量恢复率和性能衰减。
工况应力叠加测试:综合温度、振动、充放电等多种应力,进行加速老化测试。
来源:网络
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