鋰離子動(dòng)力電池高低溫循環(huán)測(cè)試 - GB/T 31484-2015

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的版圖中，動(dòng)力電池不僅是能量之源，更是決定車輛性能與安全的核心命門。隨著電動(dòng)汽車行駛范圍的不斷擴(kuò)大，從赤道的酷熱到極地的嚴(yán)寒，電池系統(tǒng)必須面對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境挑戰(zhàn)。為了確保電池在全生命周期內(nèi)都能在極端溫差下穩(wěn)定工作，GB/T 31484-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》確立了嚴(yán)格的測(cè)試規(guī)范。其中，高低溫循環(huán)測(cè)試作為評(píng)估電池環(huán)境適應(yīng)性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)電池“體質(zhì)”的試金石。

一、標(biāo)準(zhǔn)概覽：循環(huán)壽命的“國(guó)之準(zhǔn)繩”

GB/T 31484-2015是中國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池領(lǐng)域的核心國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之一。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池和鎳氫動(dòng)力電池的循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法。

其核心宗旨在于：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試流程，模擬電池在實(shí)際使用中經(jīng)歷的充放電循環(huán)，評(píng)估其在長(zhǎng)期使用后容量衰減的程度。而高低溫循環(huán)測(cè)試，則是將電池置于特定的高溫與低溫環(huán)境中進(jìn)行循環(huán)，以考核其在極端氣候條件下的耐久性與安全性，防止電池在溫度驟變時(shí)出現(xiàn)性能“斷崖”或安全隱患。

二、測(cè)試核心邏輯：模擬“冰火兩重天”

在GB/T 31484-2015的框架下，高低溫循環(huán)測(cè)試并非簡(jiǎn)單的“加熱”與“制冷”，而是一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、旨在加速老化并暴露缺陷的?yàn)證過(guò)程。

1.嚴(yán)苛的溫區(qū)設(shè)定

測(cè)試通常在環(huán)境模擬艙中進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了明確的溫度邊界。常見的測(cè)試范圍涵蓋-20°C至60°C，部分針對(duì)特殊用途或更高要求的產(chǎn)品，溫度范圍可能擴(kuò)展至-40°C至85°C。這一設(shè)定模擬了電池在全球絕大多數(shù)地區(qū)可能遭遇的極限環(huán)境。

2.溫度沖擊與循環(huán)

測(cè)試的核心在于“循環(huán)”。電池樣品需在高溫與低溫之間反復(fù)交替。例如，先在高溫下保持一段時(shí)間進(jìn)行充放電，再迅速轉(zhuǎn)入低溫環(huán)境。這種劇烈的溫度變化會(huì)對(duì)電池的內(nèi)部材料（如正負(fù)極、電解液、隔膜）和封裝結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力。

3.多維度的性能監(jiān)測(cè)

在經(jīng)歷溫度循環(huán)的過(guò)程中，測(cè)試系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度及表面形貌。重點(diǎn)關(guān)注電池在低溫下的放電能力、高溫下的充電接受能力，以及循環(huán)過(guò)程中是否有異常發(fā)熱、漏液、鼓包或起火爆炸等安全問題。

三、關(guān)鍵評(píng)估指標(biāo)：數(shù)據(jù)背后的“健康密碼”

通過(guò)GB/T 31484-2015的高低溫循環(huán)測(cè)試，工程師們主要關(guān)注以下幾個(gè)核心指標(biāo)，這些指標(biāo)直接反映了電池的品質(zhì)與壽命：

-容量保持率：這是最直觀的指標(biāo)。測(cè)試前后，電池的放電容量應(yīng)保持在較高水平（通常要求不低于初始容量的80%或90%，具體視循環(huán)次數(shù)和測(cè)試條件而定）。容量衰減過(guò)快意味著電池壽命縮短。

-內(nèi)阻變化率：溫度循環(huán)會(huì)導(dǎo)致電極材料活性降低或界面副反應(yīng)增加，從而引起內(nèi)阻上升。內(nèi)阻的顯著增加會(huì)影響電池的功率輸出和充放電效率，是判斷電池老化的重要依據(jù)。

-外觀與結(jié)構(gòu)完整性：測(cè)試結(jié)束后，電池外殼不應(yīng)出現(xiàn)裂紋、變形或密封失效。這直接關(guān)系到電池的防水防塵性能及長(zhǎng)期使用的安全性。

-安全性能：在測(cè)試過(guò)程中，電池必須杜絕發(fā)生熱失控、起火、爆炸或電解液泄漏等致命故障。

四、測(cè)試流程與技術(shù)挑戰(zhàn)

一個(gè)完整的高低溫循環(huán)測(cè)試流程通常包含以下步驟：

1.初始檢測(cè)：在常溫下測(cè)定電池的初始容量、內(nèi)阻和外觀，建立基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

2.樣品安裝與環(huán)境適應(yīng)：將電池置入環(huán)境試驗(yàn)箱，連接測(cè)試通道，使其適應(yīng)初始環(huán)境溫度。

3.執(zhí)行循環(huán)程序：按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的溫度曲線、升降速率（如5°C/min）和保持時(shí)間，自動(dòng)運(yùn)行多個(gè)循環(huán)周期（如10-20個(gè)循環(huán)）。

4.中間性能測(cè)試：在循環(huán)過(guò)程中或特定階段后，可能會(huì)將電池移出或在箱內(nèi)恢復(fù)至常溫，進(jìn)行容量和內(nèi)阻的復(fù)測(cè)，以觀察性能衰減趨勢(shì)。

5.最終評(píng)估：完成全部循環(huán)后，進(jìn)行全面的電性能和安全檢查，出具測(cè)試報(bào)告。

技術(shù)挑戰(zhàn)在于：精確控制溫度的均勻性和升降速率，確保數(shù)據(jù)采集的同步性，以及對(duì)測(cè)試過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控和防護(hù)。

五、對(duì)產(chǎn)業(yè)與用戶的深遠(yuǎn)意義

GB/T 31484-2015標(biāo)準(zhǔn)下的高低溫循環(huán)測(cè)試，其價(jià)值不僅在于一份合格報(bào)告，更在于它對(duì)產(chǎn)業(yè)和用戶的多重保障。

-對(duì)制造商：它是產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化的“指南針”。通過(guò)測(cè)試，企業(yè)能發(fā)現(xiàn)電池材料體系、熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)或封裝工藝上的不足，從而推動(dòng)技術(shù)迭代，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

-對(duì)消費(fèi)者：它是安心使用的“定心丸”。通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的電池，意味著車輛在冬天不會(huì)因低溫而“趴窩”，在夏天暴曬后仍能安全充電，極大地提升了用車體驗(yàn)和安全感。

-對(duì)行業(yè)監(jiān)管：它為政府主管部門提供了統(tǒng)一的準(zhǔn)入門檻和監(jiān)管依據(jù)，有效凈化市場(chǎng)環(huán)境，淘汰劣質(zhì)產(chǎn)品，促進(jìn)行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

隨著全球氣候環(huán)境的日益復(fù)雜和新能源汽車市場(chǎng)的持續(xù)爆發(fā)，對(duì)動(dòng)力電池環(huán)境適應(yīng)性的要求只會(huì)越來(lái)越高。GB/T 31484-2015及其相關(guān)的高低溫循環(huán)測(cè)試方法，作為衡量電池品質(zhì)的“標(biāo)尺”，將繼續(xù)發(fā)揮其不可替代的作用。它不僅是實(shí)驗(yàn)室里的冰冷數(shù)據(jù)，更是連接技術(shù)創(chuàng)新與用戶信賴的溫暖橋梁，守護(hù)著每一輛電動(dòng)汽車在極境中平穩(wěn)行駛，駛向更廣闊的未來(lái)。