《锂离子电池膨胀力测试方法》

ICS

29.

1.1-20201本文件由提出XXXX本文件由归口XX XX本文件起草单位本文件主要起草人锂离子电池膨胀力测试方法范围1本文件规定了锂离子电池膨胀力的试验条件和要求、试验方法等内容本文件适用于软包和方形锂离子电池、钠离子电池、半固体电池和全固态电池的生产者和使用者可参考本文件执行规范性引用文件2下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中，注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件可充电电池与电池组包括碱性或其他非酸性电解质-工业设备用可充电锂电池与电池组IEC-62620电动道路车辆用二次锂离子蓄电池第部分锂离子电池性能试验IEC-62660-11电工术语原电池和蓄电池GB/T

2900.41电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法GB/T31484电动汽车用动力蓄电池性能要求及试验方法GB/T31486电动汽车术语GB/T19596术语和定义3下列术语和定义适用于本文件

3.1锂离子电池单体lithium ioncell直接将化学能转化为电能的基本装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电［引用:GB/T

314863.1|额定容量rated capacity室温下完全充电的锂离子电池以l/i（A）电流放电，达到终止电压时所放出的容量（Ah）［引用:GB/T

314863.3］初始容量initial capacity新出厂的动力蓄电池，在室温下，完全充电后，以（）电流放电至企业规定的放电终止条件时l/i A所放出的容量（Ah）月彭月长力expansive force锂离子电池使用过程中，由于内部化学反应和材料变形，导致电池体积增大在纵向上所产生的力匚q月彭月长彳立移expansive placement锂离子电池使用过程中，由于内部化学反应和材料变形，导致电池体积增大所产生的厚度变化符号4下列符号适用于本文件Ci1小时率额定容量（Ah）Ui1小时率放电电流，其数值等于G（A）ol/3/i3小时率放电电流,其数值等于1/3G（A）oSOC荷电状态（state ofcharge）OCVSOC状态下的开路电压试验条件及要求5环境条件51除另有规定，试验环境条件温度为相对湿度为大气压力为22℃±5℃,10%~90%,86kPa〜106kPao测试仪器、仪表准确度5S测试仪器、仪表精度应满足以下要求a）电压测试装置±

0.5%F.S.；b）电流测试装置±

0.5%F.S.；c）温度测试装置±

0.5℃；d）时间测试装置:±

0.1s；测试过程误差55测试过程误差，实测值与目标值之间的误差范围要求如下:a）电压±1%；b）电流±1%；）温度℃；c±2测试工装（机械系统）要求5机械系统的作用是约束测试电池、对电池施加预载荷、传递膨胀力、固定传感器及散热膨胀力工装要求

5.

4.1膨胀力工装至少由以下部件组成，上/下垫片固定板、支撑轴、压力传感器、中间板及螺栓和防松螺母组成，示意图见附件中图A lo膨胀位移工装要求膨胀位移工装至少由以下部件组成，位移传感器固定板、上/下垫片固定板、支撑轴、膨胀力调整弹簧、位移传感器、压力传感器、中间平衡板及螺栓和防松螺母组成，装置部件材料一般采用钢材质膨胀力测试要求5c采用定间隙条件下进行电池的充放电测试，固定位移传感器，测试充放电工况下电池的膨胀位移、温度、应变等压力传感器压力精度

0.2%FS卜膨胀位移测试要求5采用恒压力条件下进行定尺的充放电测试，固定位移传感器，测试充放电工况下电池的膨胀位移、温度、应变等位移传感器厚度测量分辨率精度

0.1pm,±1|imo环境控制要求5/环境控制系统是用于控制试验时试验台机械系统所处环境的温度，主要包括高低温试验箱及相应的客户端软件设备温度范围能满足%（或更低温度至-200+10-40方法概述6h膨胀力测试采用环境箱控制待测电池环境温度，控制蓄电池单体工装在恒间隙模式下，对电芯先施加一个初始预紧力，通过高精度的位移调控系统保持该预紧力条件对应的电芯间隙不变，实时采集电芯充放电过程中的纵向上压力变化曲线膨胀位移测试A5采用环境箱控制待测电池环境温度，控制蓄电池单体工装在恒压力模式下，对电芯先施加一个初始预紧力，通过高精度的位移调控系统检测电芯间隙变化，实时采集电芯充放电过程中电池厚度变化曲线可采用任何与本标准所描述的装置等效的，以计算机及电子仪器作为基础的设备与数据分析系统进行检测；当有争议时，采用本标准所描述的精度测量方法测试前的准备7初始容量电池初始容量测试方法如下）以）电流或按照企业推荐的充电制度充电至规定的充电截止条件，在℃的环境温度a1/3//A22℃±5下搁置1h；）在的环境温度下，以恒流放电至放电终止电压，测量放电容量；b22℃±5℃l/3/i）步骤）、步骤）共进行次，取第次第次测量得到的平均容量为初始容量c ab53〜5调整

7.

1.2SOC测试工装安装之前将调至空电态或企业规定的状态，其步骤如下SOC SOC）条件下，以）电流或按照企业推荐的充电制度充电至规定的充电截止条件，在a22℃±5℃1/3//A22℃±5℃的环境温度下搁置1h；）以（）电流或按照企业推荐的放电制度放电至或企业规定的状态；b l/3/i A0%SOC SOC）静置及以上时间，记录电压为此状态下的c2h SOCOCV测试工装与电池安装

7.

1.3）将电芯、压力传感器或位移传感器至于检测夹具板规定位置；a）连接传感器与采集及监控系统；b）初始预紧力的初始设置将的压强或企业规定的压强施加在电芯表面作为恒压力或者恒间c

0.2MPa隙的初始条件环境控制及信号采集监控系统准备）将安装好测试工装的电池至于环境箱中；a）连接传感器与采集及监控系统；bC）初始预紧力再次设置将

0.2MPa的压强或企业规定的压强施加在电芯表面作为恒压力或者恒间隙的初始条件；）在目标环境温度下，上述装置静置记录监控系统压力变化，使得压力变化小于d24h,5%7；电池容量测试电池容量测试方法如下a）按照

7.

1.2a）规定的方法充满电，在22℃±5℃的环境温度下搁置1h；）在的环境温度下，以恒流放电至放电终止电压，测量放电容量；b22℃±5°C l/3/i）步骤）、步骤）共进行次，取次测量得到的平均容量，所平均容量不小于平均容量的c ab3395%o」膨胀力测试7）在目标环境温度下达到热平衡后，按照以恒流充电至截止充电截止电压，然后恒压条件下电流a IL至截止，或企业规定的方法进行充电，搁置或企业规定时间l/20/i lh）以恒流放电至放电终止电压或企业规定的方法进行放电，静置或企业规定时间；b X1h）步骤）、步骤）共进行次或容量衰减至记录该过程对应的容量、能量、最大膨胀力、c ab100080%,最小膨胀力变化以及温度变化膨胀位移测试74）在目标环境温度下达到热平衡后，按照以恒流充电至截止充电截止电压，然后恒压条件下电流至a截止，或企业规定的方法进行充电，搁置或企业规定时间；l/20/i lh）以恒流放电至放电终止电压或企业规定的方法进行放电，静置或企业规定时间；b Mlh）步骤）、步骤）共进行次或容量衰减至记录该过程对应的容量、能量、最大膨胀位c ab100080%,移、最小膨胀位移变化以及温度变化F膨胀力系数计算7AF、（）a=—x100%1F式中膨胀力系数；a——AF一—试样膨胀或收缩值，单位为牛（N）；同一一膨胀力原始值，单位为牛（N）；膨胀位移系数计算

7.6（）x100%2式中/——膨胀位移系数；△L——试样位移膨胀或收缩值，单位为毫米（mm）；Lo——膨胀位移原始值，单位为毫米（mm）；附录A（资料性）装置及监控系统示意图环境监控系统电池充放电控制系统•测量装置♦机械系统采集及监控系统图装置及监控系统示意图L。