电池分容检测(Capacity Grading Test)是锂电池(或其他二次电池)生产过程中的关键电性能测试环节,主要在化成(Formation) 之后进行。其核心目的是:
精确测量每节电池的实际容量。
根据容量大小对电池进行分类(分档),确保同一规格、同一批次的电池性能一致。
筛选出容量不合格(低于下限)或异常的电池。
分容是保证电池组(如动力电池、储能电池)中各单体电池一致性,从而保障电池组整体性能、循环寿命和安全性的基础步骤。
一、 分容检测的基本原理
通过标准的充放电循环,在严格的环境条件下(通常是25±2°C),使用高精度的电池测试设备(分容柜/测试系统),测量电池从充满电到放电截止电压过程中所释放的电量(单位:mAh 或 Ah)。
容量(C) = 放电电流(I) × 放电时间(t)
实际容量与标称容量的比值即为容量保持率。
二、 分容检测流程
1. 前提:化成(Formation)
电池封装后,首次进行充放电。
目的:激活电池内部化学体系,形成稳定的SEI膜(固体电解质界面膜)。
分容必须在化成之后进行,因为化成过程会影响电池的初始容量。
2. 上架与连接
将化成后的电池放入分容柜(或称测试通道)。
自动或手动连接正负极,确保接触良好。
3. 静置(Rest)
连接后静置一段时间(如10–30分钟),让电池电压稳定,消除极化。
4. 充电(Charge)
方式:通常采用 CC-CV(恒流-恒压)充电。
恒流充电(CC):以规定电流(如0.5C、1C)充电至截止电压(如4.2V for LiCoO₂)。
恒压充电(CV):保持电压不变,电流逐渐下降。
充电截止条件:电流降至某个阈值(如0.02C、0.05C)时停止。
环境:恒温箱内(25°C),避免温度影响。
5. 静置
充电完成后静置(如10–30分钟),使电池内部电化学反应平衡。
6. 放电(Discharge) 容量测定的关键步骤
方式:恒流放电(CC)。
以规定电流(通常与充电电流相同,如0.2C、0.5C、1C)放电。
放电至截止电压(如2.75V、3.0V,依电池体系而定)。
容量计算:
测试系统实时记录放电时间和电流。
实际容量 = ∫I dt (电流对时间的积分)。
系统自动计算并记录。
7. 分档(Grading)
根据测得的实际容量,按照预设的容量区间进行分类。
示例(以标称容量2000 mAh的电池为例):
A档:1980–2000 mAh
B档:1960–1979 mAh
C档:1940–1959 mAh
不合格: < 1940 mAh
高端应用(如电动汽车)对一致性要求极高,分档区间更窄(如±10 mAh)。
8. 数据记录与管理
每节电池的唯一编码(如二维码、条形码)与测试数据(电压、电流、容量、内阻、循环次数等)绑定。
数据存入MES(制造执行系统)或数据库,实现全程追溯。
9. 筛选与下架
容量合格的电池按档位分类存放。
容量不合格、电压异常、内阻过高等电池被标记并剔除。
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