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摘 要

隨著電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)和高端消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展，電池的性能評(píng)估要求越來越高。高精度的充放電測(cè)試系統(tǒng)，已經(jīng)成為電池研發(fā)、質(zhì)量驗(yàn)證和狀態(tài)評(píng)估的“必備工具”。今天，我們就聊聊這些系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性是怎么被驗(yàn)證的，它背后的核心技術(shù)是什么，以及它在提升電池質(zhì)量、加快研發(fā)進(jìn)程和保障安全方面的價(jià)值。

一、為什么電池表征離不開高精度和高穩(wěn)定性？

傳統(tǒng)的充放電設(shè)備，可能只是滿足基礎(chǔ)容量分選就夠了。但現(xiàn)在，微小的電流、電壓測(cè)量偏差或者瞬間控制失穩(wěn)，都可能讓評(píng)估結(jié)果“跑偏”。

• 研發(fā)角度：哪怕是細(xì)微的充放電曲線差異，也可能對(duì)應(yīng)著不同的電極材料、電解液配方或SEI膜特性。高精度數(shù)據(jù)是探索電池內(nèi)部機(jī)理的基礎(chǔ)。

• 品質(zhì)角度：容量、內(nèi)阻、庫侖效率這些關(guān)鍵指標(biāo)的精確測(cè)量，直接影響電池分級(jí)、定價(jià)甚至市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

• 安全與壽命角度：如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)過充、過放，甚至熱失控。循環(huán)壽命測(cè)試中，微小的能量累積誤差，會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)被放大，導(dǎo)致壽命預(yù)測(cè)嚴(yán)重失準(zhǔn)。

  
  

元能高精度充放電設(shè)備ECT6008（0.01% F.S.）

二、精度是什么？怎么驗(yàn)證？

精度 就是設(shè)備測(cè)量值和“真實(shí)值”的接近程度。對(duì)于充放電設(shè)備來說，精度分為控制精度和測(cè)量精度兩種，控制精度表征的是設(shè)備實(shí)際輸出的參數(shù)與設(shè)定值之間的接近程度；測(cè)量精度則表征的是設(shè)備測(cè)量的實(shí)際值與設(shè)備實(shí)際輸出的值之間的接近程度。

元能設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)：

電流精度： ±0.01% F.S.

電壓精度： ±0.01% F.S.

在實(shí)際應(yīng)用中，充放電設(shè)備往往需要?jiǎng)澐侄鄠€(gè)電流量程，以適配不同的測(cè)試需求。比如元能的 ECT6008-5V100mA 系列，就提供了四個(gè)電流量程：100mA、10mA、1mA 和 0.1mA。不同量程適合不同場(chǎng)景：

• 100mA、10mA：適合扣式電池、疊片電池等常規(guī)測(cè)試；

• 1mA、0.1mA：更適合材料級(jí)研究或電催化等精細(xì)實(shí)驗(yàn)。

所謂電流精度，指的是在各自量程下的相對(duì)精度。舉個(gè)例子，在最小量程 0.1mA 時(shí)，如果精度是萬分之一，那對(duì)應(yīng)的分辨能力就是 10nA。也就是說，設(shè)備在該量程下，能捕捉到 10nA 級(jí)別的電流變化。

元能高精度充放電設(shè)備-低至10nA級(jí)別的電流測(cè)量

相比之下，電壓通常只設(shè)置一個(gè)量程。這是由電池特性決定的：?jiǎn)误w電芯的電壓基本不會(huì)低于 1.5V，也很少超過 5V，一個(gè)量程就能覆蓋常見應(yīng)用需求。而且從硬件原理來看，電壓的精度一般要優(yōu)于電流精度。這是因?yàn)殡娏鳒y(cè)量需要通過電壓采樣電阻間接獲得，信號(hào)鏈更復(fù)雜，也就更容易帶來精度損耗。

ECT&ERT6008設(shè)備CNAS認(rèn)證

如何驗(yàn)證充放電設(shè)備的精度？

• 使用比設(shè)備精度高一個(gè)量級(jí)的測(cè)量?jī)x器（比如 6? 位數(shù)字萬用表）。

• 電壓驗(yàn)證：輸入設(shè)備量程內(nèi)的參考電壓，通常是±20%和±80%四個(gè)參考點(diǎn)，記錄萬用表對(duì)應(yīng)的電壓值，計(jì)算誤差?？刂凭?（萬用表測(cè)量值-設(shè)定值）/量程范圍；測(cè)量精度=（上位機(jī)讀取值-萬用表測(cè)量值）/量程范圍。

• 電流驗(yàn)證：輸出設(shè)備量程內(nèi)的參考電流，通常是±20%和±80%四個(gè)參考點(diǎn)，對(duì)于10A以內(nèi)的電流可直接用萬用表測(cè)量電流值。如果參考電流大于10A，需要讓電流流過高精度采樣電阻，用萬用表的電壓模式測(cè)量?jī)啥穗妷?，再算出電流值，用電壓?yàn)證同樣的計(jì)算邏輯計(jì)算誤差即可。

• 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)：生成校準(zhǔn)報(bào)告，包含每個(gè)測(cè)量點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)備讀數(shù)和誤差。

元能自動(dòng)校準(zhǔn)工裝-大規(guī)模通道校準(zhǔn)

元能專業(yè)的通道校準(zhǔn)報(bào)告

三、穩(wěn)定性又是什么？

對(duì)于電芯的研發(fā)、品質(zhì)鑒定和壽命測(cè)試而言，充放電設(shè)備的穩(wěn)定性與精度同等重要，甚至更為關(guān)鍵。穩(wěn)定性直接決定了測(cè)試結(jié)果的可重復(fù)性、一致性和可靠性，特別是在長(zhǎng)期循環(huán)和微小信號(hào)測(cè)量中。其中，電流穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性是評(píng)估設(shè)備性能的兩個(gè)最核心的維度。

電流穩(wěn)定性決定容量測(cè)量的可信度：

容量的計(jì)算是電流對(duì)時(shí)間的積分（Ah = I * t）。任何微小的電流漂移或波動(dòng)都會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的充放電過程中被積分放大，導(dǎo)致容量計(jì)算出現(xiàn)顯著誤差。這對(duì)于庫侖效率（CE）的精確計(jì)算（往往要求達(dá)到99.99%以上）是致命的。

電壓穩(wěn)定性決定關(guān)鍵特征點(diǎn)的準(zhǔn)確性：

電芯的充放電曲線上的平臺(tái)、拐點(diǎn)（例如，dV/dQ曲線）對(duì)應(yīng)著重要的電化學(xué)相變反應(yīng)。電壓測(cè)量上的噪聲或漂移會(huì)掩蓋這些細(xì)微特征，使研究人員無法精準(zhǔn)識(shí)別反應(yīng)機(jī)理。

循環(huán)壽命測(cè)試的終止條件由電壓閾值（如充至4.2V，放至3.0V）決定。電壓控制的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致每次循環(huán)的充放電深度（DOD）不一致，引入額外的容量衰減變量，使壽命數(shù)據(jù)失真。

穩(wěn)定性是安全測(cè)試的基石：

在測(cè)試極限工況（如快充、過充測(cè)試）時(shí)，電流或電壓的失控（如電流超調(diào)、電壓過沖）可能直接引發(fā)電芯熱失控，造成安全事故。

如何驗(yàn)證充放電設(shè)備的穩(wěn)定性？

充放電通道的穩(wěn)定性可通過長(zhǎng)期循環(huán)來實(shí)現(xiàn)：重復(fù)充放電循環(huán)時(shí)曲線與關(guān)鍵參數(shù)的一致性。元能充放電設(shè)備采用恒流恒壓的充電方式進(jìn)行長(zhǎng)期循環(huán)測(cè)試，安全運(yùn)行250天循環(huán)，經(jīng)過驗(yàn)證設(shè)備電流電壓精度在萬一精度內(nèi)。

元能長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試數(shù)據(jù)（約250天）

總 結(jié)

高精度充放電系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，不是“營(yíng)銷口號(hào)”，而是可以被證明的硬指標(biāo)。它連接了電池的物理特性和數(shù)字化測(cè)試數(shù)據(jù)，其可靠性決定了研發(fā)結(jié)論、產(chǎn)品質(zhì)量和壽命預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。對(duì)于任何追求電池技術(shù)前沿和高質(zhì)量制造的企業(yè)來說，投資一套有完整精度與穩(wěn)定性驗(yàn)證的測(cè)試設(shè)備，絕對(duì)是戰(zhàn)略必備。隨著電池技術(shù)向更高能量密度、更快充電發(fā)展，對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求也會(huì)越來越高。