高低温交变试验箱试验三元锂电池耐温检测

一、试验目的

1. 评估三元锂电池在高低温交变环境下的性能稳定性，包括电池容量、充放电效率、内阻等关键性能指标的变化。

2. 确定三元锂电池在温度条件下可能出现的性能衰减、安全隐患等问题，为电池的优化设计、质量控制以及应用范围的确定提供依据。

二、试验设备

1. 高低温交变试验箱

• 温度范围： - 40°C - 150°C，具备快速的温度变化能力，能够精确控制温度升降速率（如 ±1°C/min），且箱内温度均匀性在 ±2°C 以内。

2. 电池充放电测试系统

• 能够对三元锂电池进行精确的恒流恒压充电和放电操作，测量电池的电压、电流、容量等参数，测量精度达到 ±0.1%。

3. 内阻测试仪

• 用于测量三元锂电池的内阻，测量范围为 0.1mΩ - 1000mΩ，精度为 ±0.01mΩ。

三、试验材料

1. 三元锂电池样品

• 选取同一批次、规格相同的三元锂电池若干（例如 n = 10），电池的额定容量、电压等参数明确。在试验前，确保电池处于满充状态。

四、试验变量

1. 温度循环范围

• 低温 - 20°C 到高温 40°C。

• 低温 - 30°C 到高温 50°C。

• 低温 - 40°C 到高温 60°C。

• 设置三个温度循环范围：

2. 温度变化速率

• 设置两个温度变化速率：1°C/min 和 3°C/min。

3. 循环次数

• 设置四个循环次数：5 次、10 次、15 次、20 次。

五、试验步骤

1. 电池初始性能测试

• 使用电池充放电测试系统对每个三元锂电池样品进行初始容量测试，以 0.5C 的充电速率充电至电池额定电压，然后以 0.5C 的放电速率放电至截止电压，记录初始容量（C0）。

• 使用内阻测试仪测量电池的初始内阻（R0）。

2. 高低温交变试验

• 试验箱先以 1°C/min 的速率将温度降至 - 20°C，保持 2 小时。

• 然后以 1°C/min 的速率升温至 40°C，保持 2 小时。

• 以上过程为一个循环，重复 5 次。

• 将三元锂电池样品放入皓天鑫高低温交变试验箱中，按照设定的温度循环范围、温度变化速率和循环次数进行试验。例如，对于 - 20°C 到 40°C 的温度循环范围、1°C/min 的温度变化速率和 5 次循环的试验：

• 在每个温度保持阶段结束前 10 分钟，使用电池充放电测试系统测量电池的开路电压，并记录。

3. 试验后性能测试

• 完成所有循环后，将电池从试验箱中取出，在常温下静置 2 小时。

• 使用电池充放电测试系统重新测试电池容量，以 0.5C 的充电速率充电至额定电压，然后以 0.5C 的放电速率放电至截止电压，记录试验后容量（C1）。

• 使用内阻测试仪再次测量电池内阻，记录试验后内阻（R1）。

六、数据记录与分析

1. 数据记录

• 建立详细的数据记录表，记录每个电池样品的编号、初始容量（C0）、初始内阻（R0）、试验的温度循环范围、温度变化速率、循环次数、每个循环中各温度保持阶段的开路电压、试验后容量（C1）、试验后内阻（R1）。

2. 数据分析

• 计算每个电池样品的容量保持率，公式为：容量保持率 = （C1/C0）×100%。

• 计算内阻变化率，公式为：内阻变化率 = （R1 - R0）/R0×100%。

• 对不同温度循环范围、温度变化速率和循环次数条件下的容量保持率和内阻变化率进行统计分析，如计算平均值、标准差等统计参数。

• 通过绘制图表（如柱状图展示不同条件下的容量保持率，折线图展示内阻变化率随循环次数的变化趋势）直观地分析数据，研究温度循环范围、温度变化速率和循环次数对电池性能的影响。

七、试验预期结果

1. 随着温度循环范围的扩大、温度变化速率的提高以及循环次数的增加，三元锂电池的容量保持率可能会降低，内阻可能会增大。

2. 在较低温度下，电池的性能衰减可能更为明显，如容量大幅下降、内阻急剧上升等，可能会影响电池的充放电效率和安全性。

八、试验安全注意事项

1. 由于三元锂电池在试验过程中存在热失控等安全风险，试验应在防爆环境或具备相应安全防护措施的场所进行。

2. 在操作电池充放电测试系统和内阻测试仪时，确保仪器接地良好，防止触电事故。

3. 高低温交变试验箱在运行过程中，严禁触摸试验箱内部的加热或制冷部件，避免烫伤或冻伤。