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電池測(cè)試成為電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素

時(shí)間:2025-07-09 15:55:38來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):?在全球倡導(dǎo)綠色出行與可持續(xù)發(fā)展的大背景下,電動(dòng)汽車行業(yè)正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展。2022 年,電動(dòng)汽車占據(jù)了全球汽車銷售份額的 13%,并且相關(guān)預(yù)測(cè)顯示,到 2030 年這一份額將飆升至 30% 。

  這一迅猛的發(fā)展勢(shì)頭,標(biāo)志著汽車行業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)深刻的變革,而電池作為電動(dòng)汽車的核心組件,其性能與質(zhì)量直接關(guān)乎整個(gè)行業(yè)的未來走向,電池測(cè)試也因此成為了電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

  目前,動(dòng)力電池依然是致使電動(dòng)汽車價(jià)格居高不下的主要原因。據(jù)麥肯錫公司預(yù)測(cè),電芯市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以每年超過 20% 的速度增長(zhǎng),到 2030 年將達(dá)到 4100 億美元,從 2020 年到 2030 年,市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng) 10 倍 。面對(duì)如此龐大且快速增長(zhǎng)的市場(chǎng),提升動(dòng)力電池的性能、降低成本成為了行業(yè)發(fā)展的核心任務(wù)。美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟(USABC)發(fā)布的指南指明了下一代電動(dòng)汽車電池的性能和成本目標(biāo),包括將動(dòng)力電池的成本降低到每千瓦時(shí)不超過 100 美元(終極目標(biāo)是 75 美元),將電動(dòng)汽車的續(xù)航里程增加到 300 英里,以及將充電時(shí)間縮短到 15 分鐘以下 。而要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),嚴(yán)格的電池測(cè)試必不可少。

  電池測(cè)試在電池的整個(gè)生命周期中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在電池設(shè)計(jì)階段,通過各種測(cè)試能夠深入了解電池的性能,從而為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。例如開路電壓(OCV)測(cè)試,電池的 OCV 在充電和放電過程中會(huì)發(fā)生變化,通過監(jiān)測(cè) OCV 可以了解電池的充電狀態(tài),確保電池既不過充也不過放。同時(shí),OCV 測(cè)量還可以檢測(cè)電池自放電情況并鑒別有缺陷的電芯。對(duì)于質(zhì)量良好的電芯,在四周內(nèi)自放電引起的電荷損失通常較小,一般在幾毫伏到幾十毫伏的范圍內(nèi),而失效或有缺陷的電芯,這種損失可能達(dá)到幾百毫伏 。

  內(nèi)阻測(cè)試同樣關(guān)鍵,電池存在內(nèi)阻,由于老化、材料質(zhì)量和結(jié)構(gòu)上的缺陷等因素,內(nèi)阻會(huì)阻礙能量的流動(dòng)。內(nèi)阻不僅包含電阻成分,還包含電容成分,因此不易測(cè)量。與 OCV 類似,內(nèi)阻反映了電池的質(zhì)量以及它在使用期限內(nèi)的性能變化。內(nèi)阻較高的電池效率更低,更容易失效,過高的內(nèi)阻在電池工作過程中還會(huì)產(chǎn)生過多的熱量,存在極大的安全隱患。表征內(nèi)阻的方法有多種,如電化學(xué)阻抗譜(EIS),在一個(gè)寬頻譜(0.5Hz 到超過 100kHz)對(duì)電池施加交流信號(hào)并測(cè)量電池的響應(yīng),該測(cè)試雖耗時(shí),但能得出電池內(nèi)阻抗行為的全方位數(shù)據(jù);交流內(nèi)阻(ACIR),是 EIS 過程的一個(gè)子集,在單一頻率(通常為 1kHz)下進(jìn)行測(cè)量,可完美指示電池質(zhì)量,速度比完整的 EIS 過程更快,在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛;直流內(nèi)阻(DCIR),也稱為脈沖表征,只測(cè)量電阻成分 。

  在電池生產(chǎn)過程中,測(cè)試更是貫穿始終。從化學(xué)和材料制造開始,測(cè)量電解液填充后的隔離、電芯充放電、短路條件等,到電芯準(zhǔn)備打包并運(yùn)送到最終應(yīng)用,每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。其目的在于在電池進(jìn)入下一個(gè)流程之前識(shí)別出故障電芯,避免材料和時(shí)間的浪費(fèi)。因?yàn)樵陔姵厣a(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,諸多因素都可能影響電池性能。例如在電極制造環(huán)節(jié),漿料粘度、涂布速度和箔片張力等因素都會(huì)影響涂層的厚度和均勻性,干燥過程中的溫度和濕度控制不當(dāng)也會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生影響。如果在這個(gè)階段能夠通過強(qiáng)大的檢測(cè)流程發(fā)現(xiàn)缺陷,就能避免將昂貴的原材料投入存在潛在缺陷或不合格的產(chǎn)品中 。

  電池的安全性是消費(fèi)者最為關(guān)注的問題之一,也是電池測(cè)試的重點(diǎn)內(nèi)容。安全性測(cè)試主要包括短路、過充、熱失控等異常條件下的評(píng)估。這些測(cè)試通過模擬異常情況,確保電池在故障情況下不會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸。在實(shí)際使用中,電池可能會(huì)面臨各種復(fù)雜的情況,如充電過程中的過充、車輛碰撞導(dǎo)致的電池短路等,如果電池不能在這些極端情況下保證安全,將會(huì)對(duì)消費(fèi)者的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅。通過實(shí)施嚴(yán)格的安全性測(cè)試,制造商能夠識(shí)別潛在的安全隱患,并采取措施進(jìn)行改進(jìn) 。

  環(huán)境測(cè)試也是電池測(cè)試中不可或缺的一部分。電池的性能可能受到環(huán)境因素的顯著影響,在高溫、低溫、高濕度以及震動(dòng)等環(huán)境條件下,電池的性能表現(xiàn)會(huì)有所不同。例如在寒冷的冬季,電動(dòng)汽車的續(xù)航里程往往會(huì)大幅縮短,這就是低溫環(huán)境對(duì)電池性能的影響。通過環(huán)境測(cè)試,可以評(píng)估電池在異常溫度、濕度和震動(dòng)等條件下的表現(xiàn),確保其在各種環(huán)境中都能穩(wěn)定運(yùn)行,從而提高電動(dòng)汽車的適用性和可靠性 。

  隨著科技的不斷進(jìn)步,電池測(cè)試技術(shù)也在持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展?,F(xiàn)代測(cè)試設(shè)備采用了先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)分析技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的性能變化。通過大數(shù)據(jù)和人工智能,制造商能夠更加精準(zhǔn)地分析電池的行為,并優(yōu)化測(cè)試流程。例如,利用大數(shù)據(jù)分析大量電池的測(cè)試數(shù)據(jù),可以發(fā)現(xiàn)電池性能變化的規(guī)律,進(jìn)而提前預(yù)測(cè)電池可能出現(xiàn)的故障,為電池的維護(hù)和更換提供依據(jù)。自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的引入,更是大幅提高了測(cè)試效率和準(zhǔn)確性,降低了人力成本。在大規(guī)模的電池生產(chǎn)過程中,自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)大量電池進(jìn)行測(cè)試,保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性 。

  電池測(cè)試對(duì)于電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展具有不可替代的關(guān)鍵作用。從降低成本、提升性能、保障安全到適應(yīng)各種環(huán)境條件,每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開嚴(yán)格且科學(xué)的電池測(cè)試。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大,對(duì)電池測(cè)試的需求也將日益增長(zhǎng),這將進(jìn)一步推動(dòng)電池測(cè)試技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。只有通過持續(xù)優(yōu)化電池測(cè)試流程和技術(shù),才能確保電動(dòng)汽車行業(yè)在可持續(xù)發(fā)展的道路上穩(wěn)步前行,為消費(fèi)者提供更加優(yōu)質(zhì)、安全、高效的電動(dòng)汽車產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)全球交通領(lǐng)域的綠色轉(zhuǎn)型。

標(biāo)簽: 電動(dòng)汽車

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