鋰離子電池在二次可循環(huán)電池領(lǐng)域性能表現(xiàn)優(yōu)越，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板設(shè)備、筆記本電腦、智能手表等智能移動(dòng)終端領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著新興科技的崛起，鋰離子電池的應(yīng)用還擴(kuò)展至5G基站、大型無(wú)人機(jī)、固定式蓄電系統(tǒng)、汽車動(dòng)力等領(lǐng)域，滿足此類行業(yè)在高性能化、低成本化、高安全性等方面對(duì)鋰離子電池產(chǎn)品的更高要求。
鋰電池的制造工藝較為復(fù)雜，在產(chǎn)品研發(fā)、電池組裝、成品檢測(cè)等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都涉及不同的精密測(cè)試與檢查工作，以保證各工段產(chǎn)品質(zhì)量。優(yōu)利德（UNI-T）作為領(lǐng)先的測(cè)試測(cè)量產(chǎn)品及綜合解決方案提供商，致力于為電氣測(cè)量領(lǐng)域提供高效、高精度的一攬子解決方案服務(wù)，尤其在電池與BMS單板測(cè)試和檢查方面積累了豐富的設(shè)備和方案產(chǎn)品，『具有代表性的儀器有絕緣耐壓測(cè)試儀、直流電阻測(cè)試儀 、寬范圍開關(guān)直流電源、直流電子負(fù)載、電池內(nèi)阻測(cè)試儀、電池內(nèi)阻測(cè)試儀、示波器、信號(hào)發(fā)生器、萬(wàn)用表、多路溫度測(cè)試儀』。
鋰電池生產(chǎn)工序流程圖
1.電極切片堆積
極片切片堆積制造工藝環(huán)節(jié)，將電極切割成預(yù)定尺寸存在電極周邊產(chǎn)生毛刺或有金屬粉末不慎落入到電極片的風(fēng)險(xiǎn)。金屬粉末的混入將導(dǎo)致電池在工作時(shí)發(fā)生短路，甚至?xí)a(chǎn)生大規(guī)模的正負(fù)極短路，發(fā)生起火、爆炸等的重大安全事故。此時(shí)須對(duì)電極片上的金屬異物進(jìn)行檢查，對(duì)電極的正極與負(fù)極間的絕緣性能進(jìn)行測(cè)試。
測(cè)試時(shí)電芯中電荷走向
推薦儀器
2.TAB焊接
電池能量出入極耳的焊接品質(zhì)，對(duì)發(fā)揮電池的高性能特性起著至關(guān)重要作用。若極耳焊接不充分，會(huì)增加零部件間的電阻，可能會(huì)導(dǎo)致電池的電能損失、引起電池發(fā)熱，縮短電池壽命，為盡可能減小輸出的損失，控制發(fā)熱在最低限度，應(yīng)保證焊接部電阻接近 0Ω 的超低電阻。但實(shí)操過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)0Ω，因此一般以焊接部電阻在0.1mΩ以下作為良品與不良品的判斷標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)需選用高分辨率的直流電阻測(cè)試儀來(lái)對(duì)極耳焊接處進(jìn)行電阻測(cè)量。
極耳焊接部位
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3.電芯充放電老化測(cè)試
為防止電解液注液后負(fù)極集流體析出，須盡快進(jìn)行預(yù)充電，即電池激活。預(yù)充電與充放電儀器需充分滿足輸出電壓和電流容量的要求，為評(píng)估各類電池特性，充放電試驗(yàn)器需有多種充放電模式，其中最基本的容量測(cè)量是恒流恒壓(CC-CV)模式充電和恒流(CC)模式放電。此外，根據(jù)電池的不同用途，還有額定電阻放電模式和額定功率模式等，可進(jìn)行模擬實(shí)際使用狀態(tài)的試驗(yàn)。
測(cè)試原理圖
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4.鋰電池分容
鋰電組裝完成后，雖尺寸一樣但容量存在差異。容量劃分，即通過(guò)對(duì)電芯的充放電，通過(guò)檢測(cè)放電容量時(shí)的容量是否已滿來(lái)確定電芯的容量。當(dāng)單個(gè)單體電芯組裝成一個(gè)電池組時(shí)，需篩選出容量相同的單體電芯進(jìn)行組合。組合時(shí)，只有性能接近的電芯才能組成鋰電池組，如動(dòng)力電池組為滿足電動(dòng)汽車能量需求，需數(shù)十支到數(shù)千支電池組成，此時(shí)鋰電池容量的一致性可保持電池系統(tǒng)的穩(wěn)定。通過(guò)分容柜按規(guī)格將充滿的電池進(jìn)行放電操作，放電完成后即可通過(guò)儀器自動(dòng)計(jì)算電芯容量。
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5.電芯檢測(cè)
（1）電池的阻抗測(cè)量
根據(jù)電池內(nèi)部電阻值變化，電池特性也會(huì)發(fā)生較大變化。內(nèi)部電阻越高內(nèi)部能量損耗越大，電池性能會(huì)變差。同時(shí)，使用中電池的發(fā)熱也會(huì)變大，其特性與電池峰值性能變差的原因緊密相關(guān)，一般認(rèn)為內(nèi)部電阻越小電池特性越好。電池的內(nèi)部電阻值被廣泛用作判定電池特性的指標(biāo) ，這一步驟我們稱之為電芯的內(nèi)阻測(cè)試，需要用到專業(yè)的電池內(nèi)阻測(cè)試儀器。
（2）極片與外殼間的絕緣性能測(cè)試
鋰離子電池在未做好充分絕緣或絕緣電阻不足的情況下，將會(huì)降低電池壽命甚至引起著火事故，為確認(rèn)絕緣電阻是否充足，須對(duì)電池單體進(jìn)行絕緣電阻檢查。絕緣耐壓測(cè)試儀通過(guò)對(duì)絕緣體施加高電壓，檢出流過(guò)的微小電流從而計(jì)算出電阻值。因絕緣電阻測(cè)量所測(cè)信號(hào)非常微小，外部干擾和漏電流對(duì)測(cè)量值的影響非常大，因此良好的測(cè)量環(huán)境對(duì)獲得穩(wěn)定的測(cè)量值來(lái)說(shuō)很重要，需選擇絕緣電阻值超過(guò)閾值合格范圍的絕緣電阻測(cè)試儀。
測(cè)量?jī)?nèi)阻與開路電壓來(lái)確認(rèn)電池的性能和安全性
內(nèi)阻測(cè)量(AC-IR 測(cè)量) & (DC-IR 測(cè)量)
測(cè)量電池的內(nèi)阻，有交流法與直流法兩種測(cè)試方式。交流法測(cè)量出的電阻值被稱為AC-IR、直流法測(cè)量出的電阻值被稱為DC-IR。鋰離子的性能試驗(yàn)規(guī)格「JISC8711, IEC61960-（小型機(jī)用）」「3JISC8715-1, IEC62620（工業(yè)用）」中，記載了使用交流法來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)阻的相關(guān)內(nèi)容。更高性能、更高安全性要求的汽車用 鋰離子電芯的生產(chǎn)工序中，也使用交流法。優(yōu)利德提供的電池內(nèi)阻測(cè)試儀都是使用交流法來(lái)測(cè)試電池。
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6.BMS檢測(cè)
BMS「Battery Management System」檢測(cè)，即電池管理系統(tǒng)。單節(jié)電芯組成電池包后至少會(huì)包含1塊搭載了監(jiān)視、控制各電池單體的BMS基板。為最大程度發(fā)揮電池性能，用BMS對(duì)電池進(jìn)行控制必不可少。
? 單體單芯檢測(cè)
BMS基板能夠檢出電池單體電壓的過(guò)電壓與低電壓。
? 電池均衡
BMS基板會(huì)擁有電池均衡功能，通過(guò)電池均衡可以防止電池單體出現(xiàn)過(guò)充電或過(guò)放電等異常狀 態(tài)。這樣能夠保證電池包在安全的電壓范圍內(nèi)的使用。
? 電池的 SOC (State of Charge)、SOH (State of Health)計(jì)算
SOC指電池的荷電狀態(tài)，是電池管理系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是電池剩余電量的量化指標(biāo)。SOH 用來(lái)描述電池的健康狀態(tài)，反映電池當(dāng)前的額定容量，也可以表示為電池的老化狀態(tài)。BMS 具有許多復(fù)雜且重要的功能，對(duì)這些功能的檢查也十分重要。開發(fā) BMS 時(shí)需進(jìn)行檢測(cè)， 而制造重要功能時(shí)有時(shí)也會(huì)進(jìn)行檢測(cè)。
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7.模組電池包檢測(cè)
? 電池包的總電阻檢查
電池模組中的電池，在最終階段需進(jìn)行總電阻和 OCV 測(cè)量，以檢查電池完成品是否合格。
? 充放電溫度檢測(cè)
在充放電的工序中，記錄電池的表面溫度，以監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)的變化。分析記錄數(shù)據(jù)檢測(cè)出不合格的產(chǎn)品，或?qū)﹄姵剡M(jìn)行等級(jí)分類。
? 電池包絕緣性能檢測(cè)
檢測(cè)組裝完成后電極與電極間，電極與外殼間絕緣性能。
? 電池包巡檢維保
定時(shí)對(duì)電池包進(jìn)行巡檢維保。
推薦儀器
各量程電池內(nèi)阻/開路電壓對(duì)應(yīng)測(cè)量?jī)x器
推薦設(shè)備清單
