锂电芯电性能评估项目一览

电性能测试贯穿于电芯制造的多个关键工序，主要分为化成分容（核心环节）后的测试和出厂前的最终测试。其基本原理是通过专用的电池测试系统，对电芯施加可控的充电/放电电流，并精确测量其电压、电流、时间等参数，从而计算出各项性能指标。

1.电压特性

开路电压：

指标含义： 电芯在静置、无负载状态下的端电压。它反映了电芯的当前荷电状态和正负极材料的电位。

检查原理： 使用高精度电压表在电芯静置一段时间后直接测量其两极。化成分容后，OCV需要稳定在特定范围内（如三元锂电芯约在3.6V-3.7V），否则说明内部可能存在微短路、杂质或化成不完全。

负载电压 / 直流内阻：

指标含义： 电芯在充放电负载下的电压表现，其与开路电压的差值主要由直流内阻引起。直流内阻 是核心指标，它综合反映了欧姆内阻（集流体、电解液、接触电阻）和电化学极化内阻。

检查原理： 采用直流放电法。在满电状态下，给电芯施加一个短暂的大电流脉冲放电（如1C或5C，持续2-10秒），同时高速记录电压变化。

计算公式： DCR = (V1 – V2) / I

    V1：放电前的电压

    V2：放电结束时的电压

    I：放电电流

意义： DCR直接影响电池的倍率性能和温升。内阻过大的电芯，在放电时电压跌落严重，输出功率不足，且发热量大，存在安全隐患。

2.容量特性

标称容量 & 实际容量：

指标含义： 在规定的充放电制度下，电池所能放出的电量（通常以安时Ah或毫安时mAh表示）。实际容量必须大于或等于标称容量。

检查原理： 在分容工序中完成。使用充放电测试系统，按照规定的流程（如先恒流充电至截止电压，再恒压充电至截止电流，静置，然后恒流放电至截止电压）进行一次完整的充放电循环。放电过程中释放的总电量即为该电芯的实际容量。

计算公式： 容量(Ah) = 放电电流(A) × 放电时间(h)

意义： 容量是电池最基本的性能指标，直接决定设备的续航时间。容量不足为不合格品。

能量与功率：

指标含义： 能量是电池储存的总能量（Wh），功率是电池在短时间内输出能量的能力（W）。

检查原理： 通过容量和平均放电电压计算能量。功率则通过在不同SOC点进行脉冲放电测试，根据电压和电流计算得出。

3.库仑效率 / 充放电效率

指标含义： 在同一循环中，放电容量与充电容量的比值。CE = 放电容量 / 充电容量 × 100%。首次循环的库仑效率尤为重要。

检查原理： 在分容过程中，系统会自动记录充电注入的电量和放电放出的电量，并直接计算比值。

意义： 首次库仑效率低，意味着大量电荷被消耗在SEI膜（固态电解质界面膜）的生成等不可逆副反应上。效率过低说明化成工艺不佳或原材料有问题。长期循环的高库仑效率是长寿命的基础。

4.自放电率

指标含义： 电芯在静置状态下，由于内部微短路、副反应等原因而自行损失电量的速度。

检查原理： 主要有两种方法：

1. 电压降法： 将满电电芯在常温或高温下静置一段时间（如7天、28天），测量其电压下降的幅度。电压降过大的电芯被筛选出来。

2. 容量衰减法： 对电芯进行一次容量测试（容量C1），然后静置规定时间，再进行一次容量测试（容量C2）。自放电率 = (C1 – C2) / C1 × 100%。

意义： 自放电过快的电芯，通常意味着内部存在微短路、金属杂质或隔膜缺陷，不仅影响货架寿命，更是严重的安全隐患。

5.循环寿命

指标含义： 电池容量衰减到初始容量一定比例（通常是80%）时所能经历的充放电循环次数。

检查原理： 在制造端，由于时间限制，不会对每个电芯进行全生命周期测试。通常采用加速老化测试 或通过关键参数预测。

预测模型： 研究表明，首次库仑效率、内阻增长率、初始容量等参数与循环寿命有较强的相关性。通过统计模型可以对电芯的循环寿命进行初步预估和分选。

抽样测试： 对每批次电芯进行抽样，在实验室内进行加速循环测试，以评估该批次产品的整体寿命水平。

6.倍率性能

指标含义： 电池在不同电流下充放电的能力。

检查原理： 分别用不同的电流（如0.2C, 0.5C, 1C, 2C）对电芯进行充放电，比较其放出的容量和电压平台。高倍率下容量保持率越高，电压平台越稳定，说明倍率性能越好。

意义： 满足不同应用场景的需求（如电动汽车需要高倍率放电，智能手机需要快充）。

总结

锂电芯制造过程中的电性能评价是一个多维度、全流程的质量控制体系。其核心原理是通过外部的电信号刺激和测量，来推断和量化电芯内部复杂的电化学状态和结构完整性。这些指标相互关联，共同保证了最终锂离子电池产品的安全性、一致性、寿命和性能，是电池制造企业中技术含量最高、最重要的环节之一。