评估锂离子电池容量表现的方法

评估锂离子电池的循环容量表现，主要通过循环寿命测试进行。这类测试的核心是模拟电池在充放电使用中的老化过程，监测其容量衰减和内阻增长等关键指标。

一、 核心测试方法：循环寿命测试 (Cycle Life Testing)

1.测试原理：在受控环境（温度、湿度）下，对电池进行重复的充放电循环，模拟实际使用。通过定期测量电池的实际放电容量，对比初始容量，计算容量保持率或衰减率，评估电池寿命。
2.标准流程：初始容量测试 (C₁)：以标准倍率（如0.5C）充放电1-3次，取平均放电容量作为初始容量。
循环条件设置：
①充放电制度：恒流-恒压充电（CC-CV） + 恒流放电（CC）。
②截止条件：充电截止电压（如4.2V）、放电截止电压（如2.8V）。
③循环次数(N)：目标循环次数（如500次、1000次）。
④容量检测节点：每固定循环次数（如50/100次）进行一次标准容量测试(同C₁)。
⑤终止条件：容量衰减至初始容量的80%（工业标准寿终阈值）。

3.关键公式 

❶容量保持率 (Capacity Retention Rate, η)

CN:第N次循环后的放电容量 C1:初始容量

❷容量衰减率 (Capacity Fade Rate, α)

   ❸循环寿命 (Cycle Life)

即容量保持率首次降至80%时的循环次数

二、 加速循环测试 (Accelerated Cycle Testing)

为缩短测试时间，常采用严苛条件加速老化：
1.高温循环：在高温（如45°C）下循环，加速副反应（SEI生长、电解液分解）。
2.高倍率充放电：增大电流（如1C以上），加剧极化反应和机械应力。
3.宽电压窗口：使用更大充放电截止范围（如2.5–4.3V），增加电极结构应力。
注意事项：加速测试需与实况关联，避免因条件过苛导致失效机制失真。

三、 日历寿命测试 (Calendar Life Testing)

评估电池在存储状态下的容量衰减，模拟长期闲置场景：

1.测试原理  

将电池在固定SOC（如50%、100%）和温度下长期存储，定期测量容量和内阻。

2.关键公式  

❶容量衰减模型（经验公式）：  

Ct：存储时间t后的容量 k：衰减速率常数（与温度、SOC相关）

 ❷阿伦尼乌斯方程:量化温度对衰减的影响 

Ea：活化能，反映衰减对温度的敏感性 T：绝对温度（K），R：气体常数

四、 循环后拆解分析 (Post-Mortem Analysis)

循环测试后对电池进行物理拆解，深入分析衰减机制：
1.电极材料分析
XRD/SEM：检测正负极材料结构变化（如层状结构坍塌、石墨剥落）。
2.界面分析 XPS/FTIR：分析SEI/CEI成分演变（如LiF、Li₂CO₃增多）。
3.电解液消耗GC-MS：检测电解液分解产物（如酯类、醚类分解）。

结论
①循环寿命测试是评估长周期容量表现的核心方法，需结合容量保持率公式量化衰减。
②加速测试可缩短周期，但需谨慎设计条件以避免失真。
③完整的评估需结合循环后拆解与阻抗分析，揭示容量衰减的深层机制（如锂损耗、材料结构退化）。