Prüfprinzip:Die Alterung von Lithium-Ionen-Batterien ist im Wesentlichen der Leistungsabfallprozess eines chemischen Systems unter zyklischer Ladung-Entladung oder in Umgebungen mit hohen{2}}Temperaturen. Dazu gehören Schäden an der Elektrodenmaterialstruktur, Elektrolytzersetzung und SEI-Filmverdickung. Alterungstests beschleunigen diese Reaktionen und verkürzen den Bewertungszyklus. Beispielsweise können Umgebungen mit hohen Temperaturen (z. B. 55 bis 85 Grad) die Nebenreaktionsraten beschleunigen, sodass mehrere Testwochen mehreren Jahren tatsächlicher Verwendung gleichkommen.
Nach dem Zusammenbau müssen Lithium-Ionen-Akkus vor dem Versand einem Alterungstest in einer Alterungskammer unterzogen werden. Dies ist ein grundlegender und zentraler Schritt zur Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistungsstabilität des Akkupacks. Durch Tests wie Zykluslebensdauer, hohe/niedrige Temperatur, Lagerung und simulierte umfassende Umgebungen werden potenzielle Defekte frühzeitig aufgedeckt, fehlerhafte Produkte eliminiert und die Gesamtleistung des Akkupacks stabilisiert.
ACEY-BA3020-18Batterie-Alterungsmaschineist für die Bewertung der Alterungseigenschaften verschiedener Batterietypen konzipiert, darunter ternäre Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien, Blei-Säurebatterien und Nickel-Metallhydrid/Nickel-Cadmiumbatterien. Zu den Prüfpunkten gehören die Ladeschutzspannung, die Entladeschutzspannung und die Kapazitätsmessung. Das System unterstützt vier Arten von Testphasen: Laden, Entladen, Abstellen (Ruhezeiten) und Radfahren.
Ein Lithium-{0}}Ionen-Akku besteht aus mehreren Teilen, darunter Zellen, BMS/Schutzplatine, Anschlüsse, Gehäuse und Hilfsmaterialien. Bei der Herstellung können versteckte Mängel auftreten. Diese versteckten Probleme sind zunächst schwer zu erkennen, können jedoch schnell zu Störungen bei der Produktanwendung führen. Der Schlüssel zur Alterungsprüfung besteht darin, alle Mängel aufzudecken, bevor die Akkus versendet werden. Beispielsweise können auf Zellebene versteckte Probleme wie Mikrokurzschlüsse, Beschädigungen des Separators und Ablösung von aktivem Material bei ersten Tests normal erscheinen, können aber bei zyklischer Ladung-Entladung oder hohen-Temperaturen leicht zu Kapazitätsabfällen, abnormaler Spannung oder sogar Undichtigkeiten oder Ausbeulungen führen. Auf der Struktur- und Verbindungsebene können Probleme wie schlechtes Schweißen, lose Verbindungen oder übermäßiger Kontaktwiderstand während der Alterung zu einem Wärmestau führen, der möglicherweise zum Schmelzen der Grenzfläche, zu einer lokalen Überhitzung des Batteriepacks und in schweren Fällen zu einer lokalen Ablation oder einem thermischen Durchgehen führt. Die BMS-Schutzplatine kann auch Parameterabweichungen, abnormalen Ausgleich oder Kommunikationsunterbrechungen aufweisen, die durch abnormale Lade-{10}}Entladezyklen während der Alterung ausgelöst werden können. Durch den Einsatz von Verbundtests unter mehreren -Bedingungen, einschließlich hoher-Temperaturen, Multi--Ladezyklen- und statischer Platzierung, verstärkt der Alterungsprozess diese frühen Ausfallrisiken, ermöglicht eine präzise Prüfung fehlerhafter Produkte und verhindert, dass minderwertige Produkte auf den Markt gelangen und Sicherheitsunfälle oder Leistungsanomalien verursachen.
In der Anfangsphase zeigen Lithium-Ionen-Akkus häufig eine instabile Leistung, insbesondere weil der SEI-Film der Zellen möglicherweise noch nicht vollständig ausgebildet ist. Nach der Packungsmontage sind geringfügige Leistungsunterschiede zwischen den Zellen unvermeidlich, und der Alterungsprozess verbessert effektiv die Leistung. Der nach dem ersten Lade- und Entladezyklus einer Zelle gebildete SEI-Film kann locker und uneben sein. Alterungszyklen mit Lade- und Entladevorgängen bei niedrigem{4}}Strom können den SEI-Film stabilisieren und den Kapazitätsabfall während der späteren Verwendung reduzieren (wodurch ein schneller Stromverlust unmittelbar nach der Aktivierung durch den Benutzer verhindert wird). Selbst nach dem ersten Screening können mehrere Zellen in einer Packung noch geringfügige Unterschiede in der Kapazität und im Innenwiderstand aufweisen. Während der Alterung führen Lade- und Entladezyklen dazu, dass schwächere Zellen einen schnelleren Kapazitätsabfall zeigen, was eine weitere Kalibrierung mithilfe der Ausgleichsfunktion des BMS erleichtert. Dies verringert das Risiko, dass eine einzelne Zelle bei der späteren Verwendung zum Ausfall des gesamten Akkupacks führt.
Lithium-{0}}Ionen-Akkus müssen verschiedenen Anwendungsumgebungen standhalten. Alterungstests simulieren hohe/niedrige Temperaturen, Dauerbetrieb und umfassende Nutzungsszenarien, um die Anpassungsfähigkeit des Akkupacks unter verschiedenen Bedingungen zu überprüfen. Beispielsweise müssen Autobatterien hohen/niedrigen Temperaturen standhalten. Alterungskammern können bei hohen/niedrigen Temperaturen wechseln, um die Lade-/Entladeeffizienz, die Kapazitätserhaltung und die BMS-Anpassungsfähigkeit des Akkus unter extremen Temperaturen zu testen (z. B. ob der Niedertemperaturschutz fälschlicherweise ausgelöst wird). Energiespeicherbatterien hingegen erfordern eine langfristige Spannungsstabilität und eine Selbstentladungskontrolle beim Erhaltungsladen, um sicherzustellen, dass es bei der tatsächlichen Verwendung nicht zu einem übermäßig schnellen Leistungsverlust oder einer Überladung kommt.
Sowohl internationale als auch nationale Normen wie IEC 62133, UN38.3 und GB/T 31467.3 schreiben eindeutig vor, dass Lithium-Batteriepacks vor Verlassen des Werks einem Alterungstest unterzogen werden müssen. Dies ist nicht nur eine verbindliche Normanforderung, sondern auch eine entscheidende Maßnahme für Unternehmen, Verantwortung für die Produktqualität zu übernehmen und die Sicherheit der Anwender zu gewährleisten.
ZusammenfassendDie Prüfung in der Alterungskammer ist die „ultimative Prüfung“ für Lithium-Batteriepacks, bevor sie das Werk verlassen: Obwohl dieser Schritt zusätzliche 1-3 Tage erfordert, kann er Ausfälle des Endprodukts und Sicherheitsrisiken von der Quelle verhindern und ist eine unverzichtbare Qualitätskontrolle und ein zentraler Schritt im Herstellungssystem der Lithiumbatterieindustrie.
