«Заключительная проверка» литий-ионного аккумуляторного блока — испытание на старение.

Суть старения литий-ионных батарей заключается в процессе ухудшения характеристик химической системы под воздействием циклических циклов зарядки/разрядки или высоких температур, включающем повреждение структуры материала электродов, разложение электролита, утолщение SEI-пленки и т. д. Испытания на старение ускоряют эти реакции, сокращая цикл оценки. Например, высокие температуры (например, 55℃-85℃) могут ускорить скорость побочных реакций, в результате чего недели испытаний могут быть эквивалентны годам фактической эксплуатации.

После сборки литий-ионного аккумуляторного блока перед отгрузкой обязательно проводится тестирование на старение в камере старения. Это ключевой элемент обеспечения безопасности, надежности и стабильности работы аккумуляторного блока. Тестирование включает в себя проверку ресурса циклов зарядки/разрядки, устойчивости к высоким/низким температурам, условиям хранения и моделирования различных сред, что позволяет заблаговременно выявлять потенциальные дефекты и исключать бракованную продукцию, а также стабилизировать общие характеристики аккумуляторного блока.

Литий-ионный аккумуляторный блок состоит из множества компонентов, таких как элементы, платы управления батареей (BMS)/защиты, разъемы, корпуса и вспомогательные материалы. В процессе производства могут возникать невидимые дефекты. Эти проблемы трудно обнаружить на начальном этапе, но они могут быстро привести к отказам в процессе эксплуатации. Главная цель испытаний на старение — выявить все дефекты до того, как аккумуляторный блок покинет завод: например, скрытые проблемы на уровне элементов, такие как микрокороткие замыкания, повреждение диафрагмы и отслоение активного материала, могут показывать нормальное напряжение и емкость при первоначальных испытаниях, но подвержены резкому падению емкости, аномалиям напряжения или даже утечке и вздутию при циклической зарядке/разрядке или высоких температурах. На структурном уровне и уровне соединений такие проблемы, как некачественная сварка, ненадежные соединения или чрезмерное контактное сопротивление, могут вызвать плавление интерфейса и локальный перегрев аккумуляторного блока из-за накопления тепла во время старения, а в тяжелых случаях — локальное разрушение или тепловой разгон. В защитных платах BMS также могут возникать неисправности, такие как отклонения параметров, нарушения балансировки или прерывания связи, которые могут быть вызваны ненормальным зарядом/разрядом во время цикла старения. Комплексные испытания в различных условиях, таких как высокая температура, многоцикловый заряд/разряд и длительное ожидание, позволяют усилить эти риски ранних отказов, обеспечивая точную проверку дефектных изделий и предотвращая попадание на рынок небезопасных или неэффективных продуктов, что может привести к авариям.

Сферы применения включают в себя аккумуляторные батареи и системы хранения энергии, портативные источники питания для использования на открытом воздухе, системы хранения энергии для дома, солнечные уличные фонари, системы хранения энергии для промышленного и коммерческого применения, а также базовые станции связи.

Производительность литий-ионных аккумуляторных блоков часто нестабильна на начальном этапе. В частности, защитная пленка SEI на элементах может быть сформирована не полностью, и после сборки блока неизбежно могут наблюдаться незначительные различия в характеристиках между элементами. Процесс старения может эффективно способствовать стабилизации характеристик: защитная пленка SEI, образовавшаяся после первой зарядки/разрядки элементов, может быть рыхлой и неравномерной, а зарядка/разрядка малым током во время циклов старения может сделать защитную пленку SEI более стабильной, уменьшая деградацию емкости при последующем использовании (избегая явления «быстрой потери мощности» в начале эксплуатации). Даже после предварительной проверки несколько элементов в блоке могут все еще иметь незначительные различия в емкости и внутреннем сопротивлении. В процессе старения элементы с более низкими характеристиками будут быстрее демонстрировать деградацию емкости, что облегчает дальнейшую калибровку с помощью функции балансировки BMS и снижает риск того, что весь аккумуляторный блок будет поврежден одним элементом при последующем использовании.

Литиевые аккумуляторные батареи должны выдерживать различные условия эксплуатации. Испытания на старение проверяют адаптивность батарейных блоков к различным условиям путем моделирования реальных сценариев, таких как высокие/низкие температуры, непрерывная работа и комплексные условия эксплуатации. Например, автомобильные батареи должны выдерживать высокие/низкие температуры; камеры старения позволяют проводить циклы высоких/низких температур для проверки эффективности зарядки/разрядки, коэффициента сохранения емкости и адаптивности системы управления батареей (например, ложно ли срабатывает защита от низких температур) батарейного блока в экстремальных условиях. Аккумуляторы для хранения энергии требуют долговременной стабильности напряжения и контроля саморазряда при поддерживающей зарядке, чтобы исключить быструю потерю мощности или перезарядку в реальных условиях эксплуатации.

Как международные, так и национальные стандарты, такие как IEC 62133, UN38.3 и GB/T 31467.3, четко устанавливают, что литий-ионные аккумуляторные батареи должны пройти испытания на старение перед отправкой с завода. Это не только обязательное требование стандарта, но и ключевая мера, позволяющая предприятиям брать на себя ответственность за качество продукции и обеспечивать безопасность пользователей. Более чем 20-летний опыт компании Guihang New Energy доказал, что аккумуляторные батареи, прошедшие достаточные испытания на старение, могут снизить процент преждевременных отказов более чем на 99%, что значительно помогает клиентам улучшить пользовательский опыт/применение продукции и укрепить репутацию бренда.

Вкратце, испытания в камере старения — это «окончательная физическая проверка» литиевых батарейных блоков перед отгрузкой: хотя этот этап требует дополнительных 1–3 дней, он позволяет избежать отказов клемм и рисков для безопасности на начальном этапе, и является незаменимым этапом контроля качества и ключевым элементом производственной системы литиевой батарейной промышленности.

План испытаний Хонгда

Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. точно определяет основное влияние испытаний на старение на качество литиевых батарей и запускает серию Продукты для тестирования старения батарейЭта серия продуктов, ориентированная на решение проблем и удовлетворение потребностей отрасли, объединяет передовые технологии электронного управления и высокоточные датчики, что позволяет осуществлять контроль параметров на микрометровом уровне и точно воспроизводить условия зарядки и разрядки батареи в реальных рабочих условиях; точность определения напряжения/тока достигает ± 0,05% от полной шкалы, а время динамического отклика составляет ≤ 10 мс, при этом показатели производительности значительно превосходят отраслевые стандарты, обеспечивая надежную гарантию точности и надежности тестовых данных. Батарейный блок, прошедший достаточное тестирование на старение, может значительно снизить процент преждевременных отказов более чем на 99%, что эффективно помогает клиентам значительно улучшить пользовательский опыт и производительность, а также укрепить репутацию бренда. От исследований и разработок до серийного производства оборудование для тестирования на старение батарей Hongda внедряет «ген безопасности» на протяжении всего жизненного цикла батарей: оно не только оснащено тройным аппаратным механизмом защиты от перегрузки по току, перенапряжения, короткого замыкания и взрыва, но и обеспечивает комплексную безопасность тестирования; Более инновационное использование технологии обратной связи по энергии, обеспечивающей эффективность обратной связи более 90%, помогает клиентам значительно снизить затраты на энергопотребление и эффективно реагировать на стратегию «двойного углерода». Благодаря выдающимся преимуществам в производительности, это устройство успешно используется многими ведущими предприятиями, такими как производители электромобилей, гиганты в области хранения энергии и лидеры в сфере бытовой электроники, эффективно помогая клиентам повысить стабильность качества продукции, успешно пройти строгую сертификацию ISO/CE, значительно снизить послепродажные расходы и продемонстрировать надежность продукции.