電池的可靠性測試有哪些？

對于鋰電池測試而言，通常包含三種，分別是電性能、壽命和安全與可靠性測試。其作為現代電子產品、電動汽車等設備的核心部件，其可靠性直接影響到設備的正常運行與用戶安全，廠家需要進行一系列可靠性測試，主要涵蓋性能測試、安全測試、環(huán)境適應性測試等多個方面。

一、什么是鋰電池的可靠性？

可靠性是一個綜合性概念，其核心含義是指產品、系統(tǒng)、設備或過程等在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力。這一定義包含了 “規(guī)定條件”“規(guī)定時間”“規(guī)定功能” 三個關鍵要素，它們相互關聯，共同界定了可靠性的范疇。

"規(guī)定條件"指溫度、濕度、震動以及認為操作形式等等，“規(guī)定時間”一般指鋰電池或者整車的質保時間，一把國內企業(yè)為8年，“規(guī)定功能”指是要達成的預期目標和性能指標，比如不起火不爆炸不漏液，SOH≥80%等等。

“浴盆曲線” 是一種用于描述設備或系統(tǒng)在生命周期內故障率隨時間變化的模型，其典型特征是分為三個階段：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，廣泛應用于可靠性工程領域，用于分析和優(yōu)化設備的可靠性設計和維護策略。

浴盆曲線通常分為三個階段：

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

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

耗損失效期（Wear-out Failure Period） ：設備經過一定時間運行后，由于磨損、老化等原因導致故障率再次上升，最終進入衰退期。

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

在鋰電池的研發(fā)和生產過程中，浴盆曲線是評估其可靠性的重要工具。在早期失效期針對性地改進生產工藝、加強質量檢測，降低產品的初始故障率；在偶然失效期，通過合理的使用和維護策略，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劃，避免因電池故障帶來安全隱患和經濟損失。

二、鋰電池的可靠性測試有哪些？

2.1 充放電循環(huán)測試

該測試模擬鋰電池在實際使用中的充放電過程，評估其循環(huán)壽命。將鋰電池按照標準充放電制度（如恒流充電、恒壓充電、恒流放電等）進行數成百上千次循環(huán)，觀察電池容量、內阻等性能參數隨循環(huán)次數的變化情況。一般來說，隨著循環(huán)次數增加，鋰電池容量會逐漸衰減或失效，通過充放電循環(huán)測試，可以了解鋰電池的耐久性，為產品的使用周期提供數據支持。

常見的失效形式有顆粒破碎、鋰枝晶、阻抗過大、發(fā)鼓嚴重等等。

2.2 存儲測試

該測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。

高溫可能會加速電池內部的化學反應，導致電解液分解、電極材料老化，影響電池的容量和安全性，低溫會降低鋰電池中電解液的離子傳導性，導致電池內阻增大、容量下降，甚至可能出現無法充電的情況。通過高低溫測試，可以評估鋰電池在寒冷炎熱環(huán)境下的適用性，確保產品在嚴酷環(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、產氣嚴重等等。

2.3 高溫高濕(HTHE）測試

該測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。高濕度可能會導致電池外殼受潮、電解液吸水，從而影響電池的性能和安全性。測試過程中，監(jiān)測電池在不同濕度條件下的外觀變化、性能參數變化，評估鋰電池的防潮能力。此外還包含在HTHE下做充放電測試。

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)測試

根據相關標準和實際應用需求，設定溫度循環(huán)測試的參數。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)次數依據測試要求而定，常見的循環(huán)次數為 50 次或更多，通過多次循環(huán)更全面地評估鋰電池的性能變化，此外更嚴苛的，可在不同溫度下做充放電測試。

常見的失效形式有顆粒破碎、鋰枝晶、SEI增厚等等。

2.5 振動測試

振動測試模擬鋰電池在運輸或使用過程中可能受到的振動環(huán)境。將電池固定在振動臺上，按照規(guī)定的頻率、振幅和振動時間進行振動試驗，然后檢查電池的外觀是否損壞、內部結構是否松動，測試電池的性能是否發(fā)生變化。通過振動測試，可以確保鋰電池在振動環(huán)境下不會出現內部連接松動、電極脫落等問題，保證電池的可靠性。