低溫電池怎么測(cè)試？

低溫電池的充放電測(cè)試一般采用恒流-恒壓充電、恒流放電模式，記錄該過程中的測(cè)試時(shí)間、電壓和電流等數(shù)據(jù)，通過分析該過程中數(shù)據(jù)的變化來表征電池或材料的容量、庫侖效率、充放電平臺(tái)以及電池內(nèi)部參數(shù)變化等電化學(xué)性能參數(shù)。

1. 充放電測(cè)試常規(guī)實(shí)驗(yàn)流程

將測(cè)試電池安裝在測(cè)試儀器上，置于(25±1)℃ 測(cè)試環(huán)境中。設(shè)置以下程序：靜置10 min;以1.0 C電流恒流充電至4.2 V，然后恒壓充電至電流下降至0.05 C，充電停止;靜置5 min;然后以1.0 C 電流恒 流放電至3.0 V;重復(fù)上述充放電步驟5～10次。

上述測(cè)試參數(shù)為常規(guī)全電池測(cè)試參數(shù)，一般正極材料/金屬鋰扣式電池的電壓范圍為3.0～4.3 V，負(fù)極 材料/金屬鋰扣式電池的電壓范圍為0.005～1.0 V，特殊高電壓正極材料(如高電壓鈷酸鋰、尖晶石鎳錳酸 鋰、富鋰錳基層狀氧化物等材料)或其它正極材料(如磷酸鐵鋰材料)可依據(jù)電極材料特性和電解液、固態(tài)電解質(zhì)耐受氧化電壓進(jìn)行電壓范圍調(diào)整，其它參數(shù)不變。負(fù)極材料/金屬鋰扣式電池以及無鋰正極材料(如 MnO2 等)/金屬鋰扣式電池在測(cè)試時(shí)首先放電至最低電壓窗口，然后進(jìn)行充電。需要注意的是，目前在許多文章中的負(fù)極材料測(cè)試范圍為 0.005～3.0 V，而在全電池測(cè)試過程中，一般能夠采用的電壓范圍對(duì)應(yīng)于負(fù)極半電池測(cè)試實(shí)際上不超過1.0 V，例如對(duì)于石墨或者硅基負(fù)極材料，可用的電壓范圍為0.005～0.8 V，對(duì)于鈦酸鋰這種負(fù)極材料，可用的電壓范圍為1.2～1.9 V。因此對(duì)于某些文章中在寬電壓范圍內(nèi)獲得的高容量和高首次庫侖效率，其在全電池中并不能發(fā)揮出來，實(shí)際意義并不大。針對(duì)軟碳或硬碳負(fù)極材料，或者目前正在開發(fā)的復(fù)合金屬鋰負(fù)極材料，放電截止電壓可以更低，如 0 mV甚至50 mV，具體情況需要具體分析。建議多數(shù)負(fù)極材料的半電池測(cè)試控制電壓范圍在0.005～1.0 V，超過這個(gè)電壓范圍，在結(jié)果的陳述及應(yīng)用前景的描述上需要特別聲明，以免夸大結(jié)果。

測(cè)試電池材料實(shí)際容量的時(shí)候，盡量使用小倍率進(jìn)行充放電，以減小極化產(chǎn)生的容量誤差，得到電池的真實(shí)容量，一般選擇 0.1 C 的倍率進(jìn)行測(cè)試。

操作人員在測(cè)試儀器上裝卸扣式電池時(shí)需佩戴絕緣手套及口罩和防護(hù)眼鏡;由于測(cè)試通道較多，需對(duì)測(cè)試電池、測(cè)試通道進(jìn)行特殊標(biāo)記，并在相關(guān)儀器前貼醒目標(biāo)簽注釋以防他人誤操作。

2. 倍率充放電測(cè)試常規(guī)實(shí)驗(yàn)流程

倍率充放電測(cè)試一般分為3 種形式，相同倍率充電不同倍率放電、不同倍率充電相同倍率放電和不同的倍率充放電測(cè)試。下面以充放電電壓窗口為3.0～4.2 V 的扣式電池測(cè)試為例進(jìn)行介紹。

電池連接測(cè)試儀器并置于穩(wěn)態(tài)環(huán)境中，靜置5 min;以0.5 C 電流放電至3.0 V，靜置10 min 后以0.5 C 恒流充電至4.2 V，在4.2 V 恒壓至電流下降為0.05 C 截止，然后以不同形式進(jìn)行倍率充放電測(cè)試。

相同倍率充電不同倍率放電的實(shí)驗(yàn)流程為：靜置5 min 后以不同的倍率放電至3.0 V，并記錄放電容量，靜置10 min 后以0.5 C 恒流充電至4.2 V，在4.2 V 恒壓至電流下降為0.05 C 截止。不同倍率充電相同倍率放電的實(shí)驗(yàn)流程為：靜置5 min 后，以0.5 C 倍率恒流放電至3.0 V，靜置10 分鐘，然后以不同倍率恒流充電至4.2 V，在4.2 V恒壓至電流下降為0.05 C 截止。

不同的倍率充放電的實(shí)驗(yàn)流程為：靜置5 min后，以不同的倍率恒流放電至3.0 V，靜置10 min，然后以相同的倍率(電流)進(jìn)行恒流充電至4.2 V，在4.2 V 恒壓至電流下降為0.05 C 截止。

根據(jù)測(cè)試形式，改變不同的倍率重復(fù)上述某個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，充放電倍率由低到高(一般為0.2 C、0.5 C、1 C、2 C 以及5 C 等更高倍率)。建議相同倍率充放電循環(huán)5～10 次。

3. 充放電循環(huán)測(cè)試常規(guī)實(shí)驗(yàn)流程

在對(duì)電池的循環(huán)性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可在上述充放電測(cè)試(1節(jié)內(nèi)容)的基礎(chǔ)上，增加循環(huán)次數(shù)，對(duì)比相同循環(huán)次數(shù)后的容量保持率?；蛑貜?fù)充放電循環(huán)，當(dāng)放電容量連續(xù)兩次低于初始放電容量的80%時(shí)，確定此時(shí)的循環(huán)周數(shù)。