电池性能与测试

          

1.通常所说的二次电池的性能主要包括哪些方面？

 

主要包括电压、内阻、容量、能量密度、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、耐腐蚀性等。

 

2.电池的可靠性测试项目有哪些？

 

01）循环寿命

02）不同倍率放电特性

03）不同温度放电特性

04）充电特性

05）自放电特性

06）贮存特性

07）过放电特性

08）不同温度内阻特性

09）温度循环测试

10）跌落测试

11）振动测试

12）容量测试

13）内阻测试

14）GMS测试

15）高低温冲击测试

16）机械冲击测试

17）高温高湿测试

 

3.电池的安全性测试项目有哪些？

 

01）短路测试

02）过充、过放测试

03）耐压测试

04）撞击测试

05）振动测试

06）加热测试

07）火烧测试

09）变温循环测试

10）涓流充电测试

11）自由跌落测试

12）低气压测试

13）强制放电测试

15）电热板测试

17）热冲击测试

19）针刺测试

20）挤压测试

21）重物冲击测试

 

4.常见的充电方式有哪几种？

 

镍氢电池的充电方式：

 

01）恒流充电：整个充电过程个中充电电流为一定值，这种方法最常见；

 

02）恒压充电：充电过程中充电电源两端保持一恒定值，电路中的电流随电池电压升高而逐渐减小；

 

03）恒流恒压充电：电池首先以恒流充电（CC），当电池电压升高至一定值时，电压保持不变（CV），电路中电流降至很小，最终趋于0。

 

锂电池的充电方式：

 

恒流恒压充电：电池首先以恒流充电（CC），当电池电压升高至一定值时，电压保持不变（CV），电路中电流降至很小，最终趋于0。

 

5.什么是镍氢电池的标准充放电？

 

IEC国际标准规定镍氢电池的标准充放电为：首先将电池以0.2C放电至1.0V/支，然后以0.1C充电16小时，搁置1小时后，以0.2C放至1.0V/支，即为对电池标准充放电。

 

6.什么是脉冲充电？对电池性能有什么影响？

 

脉冲充电一般采用充与放的方法，即充5秒钟，就放1秒钟，这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液。不仅限制了内部电解液的气化量，而且对那些已经严重极化的旧电池，在使用本充电方法充放电5-10次后，会逐渐恢复或接近原有容量。

 

7.什么是涓流充电？

 

涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。

 

8.什么是充电效率？

 

充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储蓄的化学能程度的量度。主要受电池工艺及电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率要低。

 

9.什么是放电效率？

 

放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比，主要受放电倍率，环境温度，内阻等的因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低，放电效率越低。

 

10.什么是电池的输出功率？

 

电池的输出功率指在单位时间里输出能量数的能力。它是根据放电电流I和放电电压来计算的，P=U*I，单位为瓦特。

 

电池的内阻越小，输出功率越高，电池的内阻应小于用电器的内阻，否则电池本身消耗的功率还要大于用电器消耗的功率，这是不经济的，而且可能损坏电池。

 

11.什么是二次电池的自放电？不同类型电池的自放电率是多少？

 

自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电主要受制造工艺、材料、储存条件的影响。自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言，电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏，无法使用。

 

电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍氢电池充满电后在温度为20℃±5℃，湿度为（65±20）%条件下开路搁置28天，0.2C放电容量达到初始容量的60%。

 

12.什么是24小时自放电测试？

 

锂电池的自放电测试为：

 

一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力，将电池以0.2C放电至3.0V，恒流恒压1C充电至4.2V，截止电流：10mA,搁置15分钟后，以1C放电至3.0V测其放电容量C1，再将电池恒流恒压1C充电至4.2V，截止电流：10mA，搁置24小时后测1C容量C2，C2/C1*100%应大于99%。

 

13.什么是充电态内阻与放电态内阻有何不同？

 

充电态内阻指电池100%充满电时的内阻；放电态内阻指电池充分放电后的内阻。

 

一般说来，放电态内阻不太稳定，且偏大，充电态内阻较小，阻值也较为稳定。在电池的使用过程中，只有充电态内阻具有实际意义，在电池使用的后期，由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低，电池内阻会有不同程度的升高。

 

14.什么是静态电阻？什么是动态电阻？

 

静态内阻为放电时电池内阻，动态内阻为充电时的电池内阻。

 

15.是标准耐过充测试？

 

IEC规定镍氢电池的标准耐过充测试为：

 

将电池以0.2C放电至1.0V/支，以0.1C连续充电48小时，电池应无变形、漏液现象，且过充电后其0.2C放电至1.0V的时间应大于5小时。

 

16.什么是IEC标准循环寿命测试？

 

IEC规定镍氢电池标准循环寿命测试为：

 

电池以0.2C放至1.0V/支后

 

01）以0.1C充电16小时，再以0.2C放电2小时30分（一个循环）

02）0.25C充电3小时10分，以0.25C放电2小时20分（2-48个循环）

03）0.25C充电3小时10分，以0.25C放至1.0V（第49循环）

04）0.1C充电16小时，搁置1小时，0.2C放电至1.0V（第50个循环）。对镍氢电池，重复1-4共400个循环后，其0.2C放电时间应大于3小时；对镍镉电池重复1-4共500个循环，其0.2C放电时间应大于3小时。

 

17.什么是电池的内压？

 

指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中产生的气体所致，主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响。其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致。一般电池内压均维持在正常水平，在过充或过放情况下，电池内压有可能会升高：

 

例如过充电，正极： 4OH- - 4e → 2H2O + O2↑； ①

 

产生的氧气与负极上析出的氢气反应生成水 2H2 + O2 → 2H2O ②

 

如果反应②的速度低于反应①的速度，产生的氧气来不及被消耗掉，就会造成电池内压升高。

 

18.什么是标准荷电保持测试？

 

IEC规定镍氢电池的标准荷电保持测试为：

 

电池以0.2C放至1.0V后，以0.1C充电16小时，在温度为20℃±5℃，湿度为65%±20%条件下，储存28天后，再以0.2C放电至1.0V，而镍氢电池应大于3小时。

 

国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为：（IEC无相关标准）电池以0.2C放至3.0/支，后，以1C恒流恒压充电到4.2V，截止电流10mA,在温度为20℃±5℃下，储存28天后，再以0.2C放电至2.75V，计算放电容量，再与电池标称容量相比，应不小于初始容量的85%。

 

19.什么是短路实验？

 

将充满电的电池在防爆箱内用一根内阻≤100mΩ导线连接正负极短路，电池不应爆炸或起火。

 

20.什么是高温高湿测试？

 

镍氢电池高温高湿测试为：

 

电池充满电后，将其置于定温度、湿度条件下储存若干天，贮存过程中观察无有漏液现象。

 

锂电池高温高湿测试为：(国家标准)

 

将电池1C恒流恒压充电到4.2V，截止电流10mA,然后放入(40±2)℃,相对湿度为90%-95%的恒温恒湿箱中搁置48h后，将电池取出在(20±5)℃的条件下搁置2h，观测电池外观应该无异常，再以1C恒流放电到2.75V，然后在(20±5)℃的条件下,进行1C充电、1C放电循环，直至放电容量不少于初始容量的85% ，但循环次数不多于3次。

 

21.什么是温升实验？

 

将电池充满电后放进烘箱，以5℃/min的速度从室温开始升温，烘箱温度达130℃时保持30分钟，电池不应爆炸或起火。

 

22.什么是温度循环实验？

 

温度循环实验包含27个循环，每个循环由以下步骤组成：

 

01）电池从常温转为在66±3℃，15±5%条件下放置1小时，

02）转为在温度在33±3℃，湿度90±5℃的条件下放置1小时，

03）条件转为-40±3℃，放置1小时

04）电池在25℃搁置0.5小时

 

此4步即完成一个循环，经过此27个循环实验后，电池应该无漏液，爬碱、生锈或其它异常情况出现。

 

23.什么是跌落测试？

 

将电池或者电池组充满电后三次从1m高处跌落至混凝土（或者水泥）地面上，以此获得随机方向的冲击。

 

24.什么是振动实验？

 

镍氢电池振动实验方法为：

 

电池以0.2C放电至1.0V后，0.1C充电16小时，搁置24小时后按下述条件振动：

 

振幅：0.8mm

 

使电池在10HZ-55HZ之间震动，每分钟以1HZ的振动速率递增或递减。

 

电池电压变化应在±0.02V之间，内阻变化在±5mΩ以内。（振动时间在90min）

 

锂电池振动实验方法为：

 

电池以0.2C放电至3.0V后，1C充电恒流恒压充电到4.2V，截止电流10mA ，搁置24小时后按下述条件振动：

 

以振动频率在5分钟内由10 Hz 到 60 Hz 再到 10 Hz为一循环，振幅为0.06英寸进行振动实验。电池在三轴方向上振动，每轴振动半小时 。

 

电池电压变化应在±0.02V之间，内阻变化在±5mΩ以内。

 

25.什么是撞击实验？

 

电池充满电后，将一个硬质棒横放于电池上，用一个20磅的重物从一定高度掉下来砸在硬质棒上，电池不应爆炸、不起火。

 

26.什么是穿透实验？

 

电池充满电后，用一定直径的钉子穿过电池的中心，并把钉子留在电池内，电池不应爆炸、起火。

 

27.什么是火烧实验？

 

将充满电的电池置于一个带有特殊防护罩的加热装置上进行火烧，无碎片穿出防护罩。