電池的可靠性測(cè)試有哪些？

對(duì)于鋰電池測(cè)試而言，通常包含三種，分別是電性能、壽命和安全與可靠性測(cè)試。其作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等設(shè)備的核心部件，其可靠性直接影響到設(shè)備的正常運(yùn)行與用戶安全，廠家需要進(jìn)行一系列可靠性測(cè)試，主要涵蓋性能測(cè)試、安全測(cè)試、環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試等多個(gè)方面。

一、什么是鋰電池的可靠性？

可靠性是一個(gè)綜合性概念，其核心含義是指產(chǎn)品、系統(tǒng)、設(shè)備或過程等在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。這一定義包含了 “規(guī)定條件"“規(guī)定時(shí)間"“規(guī)定功能" 三個(gè)關(guān)鍵要素，它們相互關(guān)聯(lián)，共同界定了可靠性的范疇。

"規(guī)定條件"指溫度、濕度、震動(dòng)以及認(rèn)為操作形式等等，“規(guī)定時(shí)間"一般指鋰電池或者整車的質(zhì)保時(shí)間，一把國(guó)內(nèi)企業(yè)為8年，“規(guī)定功能"指是要達(dá)成的預(yù)期目標(biāo)和性能指標(biāo)，比如不起火不爆炸不漏液，SOH≥80%等等。

“浴盆曲線" 是一種用于描述設(shè)備或系統(tǒng)在生命周期內(nèi)故障率隨時(shí)間變化的模型，其典型特征是分為三個(gè)階段：早期失效期、偶然失效期和耗損失效期。這種曲線因其形狀類似浴盆而得名，廣泛應(yīng)用于可靠性工程領(lǐng)域，用于分析和優(yōu)化設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)和維護(hù)策略。

浴盆曲線通常分為三個(gè)階段：

早期失效期（Infant Mortality Period） ：此階段故障率較高，主要由于設(shè)計(jì)缺陷或制造缺陷引起，隨著時(shí)間推移，故障率逐漸降低并趨于穩(wěn)定。

偶然失效期（Random Failure Period） ：設(shè)備進(jìn)入正常使用階段后，故障率保持恒定，主要由隨機(jī)因素引起，如外部環(huán)境變化或偶然事故。

耗損失效期（Wear-out Failure Period） ：設(shè)備經(jīng)過一定時(shí)間運(yùn)行后，由于磨損、老化等原因?qū)е鹿收下试俅紊仙?，最終進(jìn)入衰退期。

對(duì)于鋰電池產(chǎn)品而言，其自然使用周期又是特別長(zhǎng)，所以常常采用如下的加速應(yīng)力因子方式縮短時(shí)間，通過提高應(yīng)力水平（如溫度、濕度、負(fù)載等）來加速產(chǎn)品失效，從而快速評(píng)估其壽命和可靠性。

在鋰電池的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，浴盆曲線是評(píng)估其可靠性的重要工具。在早期失效期針對(duì)性地改進(jìn)生產(chǎn)工藝、加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)，降低產(chǎn)品的初始故障率；在偶然失效期，通過合理的使用和維護(hù)策略，保持鋰電池的性能穩(wěn)定；在耗損失效期來臨前，提前制定電池更換計(jì)劃，避免因電池故障帶來安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

二、鋰電池的可靠性測(cè)試有哪些？

2.1 充放電循環(huán)測(cè)試

該測(cè)試模擬鋰電池在實(shí)際使用中的充放電過程，評(píng)估其循環(huán)壽命。將鋰電池按照標(biāo)準(zhǔn)充放電制度（如恒流充電、恒壓充電、恒流放電等）進(jìn)行數(shù)成百上千次循環(huán)，觀察電池容量、內(nèi)阻等性能參數(shù)隨循環(huán)次數(shù)的變化情況。一般來說，隨著循環(huán)次數(shù)增加，鋰電池容量會(huì)逐漸衰減或失效，通過充放電循環(huán)測(cè)試，可以了解鋰電池的耐久性，為產(chǎn)品的使用周期提供數(shù)據(jù)支持。

常見的失效形式有顆粒破碎、鋰枝晶、阻抗過大、發(fā)鼓嚴(yán)重等等。

2.2 存儲(chǔ)測(cè)試

該測(cè)試模擬鋰電池在不同環(huán)溫下靜置的使用壽命，通常選擇高溫高SOC以加速電池老化。

高溫可能會(huì)加速電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電解液分解、電極材料老化，影響電池的容量和安全性，低溫會(huì)降低鋰電池中電解液的離子傳導(dǎo)性，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大、容量下降，甚至可能出現(xiàn)無法充電的情況。通過高低溫測(cè)試，可以評(píng)估鋰電池在寒冷炎熱環(huán)境下的適用性，確保產(chǎn)品在嚴(yán)酷環(huán)境中能夠正常工作。

常見的失效形式有SEI增厚和電解液干涸、產(chǎn)氣嚴(yán)重等等。

2.3 高溫高濕(HTHE）測(cè)試

該測(cè)試模擬鋰電池暴露在高濕度環(huán)境中，模擬潮濕的使用環(huán)境。高濕度可能會(huì)導(dǎo)致電池外殼受潮、電解液吸水，從而影響電池的性能和安全性。測(cè)試過程中，監(jiān)測(cè)電池在不同濕度條件下的外觀變化、性能參數(shù)變化，評(píng)估鋰電池的防潮能力。此外還包含在HTHE下做充放電測(cè)試。

常見的失效形式有殼體腐蝕、密封失效、漏液等等。

2.4 溫度循環(huán)測(cè)試

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)定溫度循環(huán)測(cè)試的參數(shù)。一般來說，溫度范圍可能從 -40℃到 85℃不等，涵蓋了鋰電池可能遇到的低溫和高溫環(huán)境。溫度變化速率通常設(shè)定為每分鐘 2℃ - 5℃，以模擬自然環(huán)境中溫度的緩慢變化過程。循環(huán)次數(shù)依據(jù)測(cè)試要求而定，常見的循環(huán)次數(shù)為 50 次或更多，通過多次循環(huán)更全面地評(píng)估鋰電池的性能變化，此外更嚴(yán)苛的，可在不同溫度下做充放電測(cè)試。

常見的失效形式有顆粒破碎、鋰枝晶、SEI增厚等等。

2.5 振動(dòng)測(cè)試

振動(dòng)測(cè)試模擬鋰電池在運(yùn)輸或使用過程中可能受到的振動(dòng)環(huán)境。將電池固定在振動(dòng)臺(tái)上，按照規(guī)定的頻率、振幅和振動(dòng)時(shí)間進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，然后檢查電池的外觀是否損壞、內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否松動(dòng)，測(cè)試電池的性能是否發(fā)生變化。通過振動(dòng)測(cè)試，可以確保鋰電池在振動(dòng)環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部連接松動(dòng)、電極脫落等問題，保證電池的可靠性。