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摘 要

隨著電動汽車、儲能系統(tǒng)和高端消費電子產(chǎn)品的發(fā)展，電池的性能評估要求越來越高。高精度的充放電測試系統(tǒng)，已經(jīng)成為電池研發(fā)、質(zhì)量驗證和狀態(tài)評估的“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)進程和保障安全方面的價值。

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、電壓測量偏差或者瞬間控制失穩(wěn)，都可能讓評估結(jié)果“跑偏”。

• 研發(fā)角度：哪怕是細微的充放電曲線差異，也可能對應(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)鍵指標的精確測量，直接影響電池分級、定價甚至市場競爭力。

• 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)壽命測試中，微小的能量累積誤差，會隨著循環(huán)次數(shù)被放大，導(dǎo)致壽命預(yù)測嚴重失準。

  
  

元能高精度充放電設(shè)備ECT6008（0.01% F.S.）

二、精度是什么？怎么驗證？

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

在實際應(yīng)用中，充放電設(shè)備往往需要劃分多個電流量程，以適配不同的測試需求。比如元能的 ECT6008-5V100mA 系列，就提供了四個電流量程：100mA、10mA、1mA 和 0.1mA。不同量程適合不同場景：

• 100mA、10mA：適合扣式電池、疊片電池等常規(guī)測試；

• 1mA、0.1mA：更適合材料級研究或電催化等精細實驗。

所謂電流精度，指的是在各自量程下的相對精度。舉個例子，在最小量程 0.1mA 時，如果精度是萬分之一，那對應(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 級別的電流變化。

元能高精度充放電設(shè)備-低至10nA級別的電流測量

相比之下，電壓通常只設(shè)置一個量程。這是由電池特性決定的：單體電芯的電壓基本不會低于 1.5V，也很少超過 5V，一個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。這是因為電流測量需要通過電壓采樣電阻間接獲得，信號鏈更復(fù)雜，也就更容易帶來精度損耗。

ECT&ERT6008設(shè)備CNAS認證

如何驗證充放電設(shè)備的精度？

• 使用比設(shè)備精度高一個量級的測量儀器（比如 6? 位數(shù)字萬用表）。

• 電壓驗證：輸入設(shè)備量程內(nèi)的參考電壓，通常是±20%和±80%四個參考點，記錄萬用表對應(yīng)的電壓值，計算誤差。控制精度=（萬用表測量值-設(shè)定值）/量程范圍；測量精度=（上位機讀取值-萬用表測量值）/量程范圍。

• 電流驗證：輸出設(shè)備量程內(nèi)的參考電流，通常是±20%和±80%四個參考點，對于10A以內(nèi)的電流可直接用萬用表測量電流值。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量兩端電壓，再算出電流值，用電壓驗證同樣的計算邏輯計算誤差即可。

• 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)：生成校準報告，包含每個測量點、標準值、設(shè)備讀數(shù)和誤差。

元能自動校準工裝-大規(guī)模通道校準

元能專業(yè)的通道校準報告

三、穩(wěn)定性又是什么？

對于電芯的研發(fā)、品質(zhì)鑒定和壽命測試而言，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)定性直接決定了測試結(jié)果的可重復(fù)性、一致性和可靠性，特別是在長期循環(huán)和微小信號測量中。其中，電流穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性是評估設(shè)備性能的兩個最核心的維度。

電流穩(wěn)定性決定容量測量的可信度：

容量的計算是電流對時間的積分（Ah = I * t）。任何微小的電流漂移或波動都會在長時間的充放電過程中被積分放大，導(dǎo)致容量計算出現(xiàn)顯著誤差。這對于庫侖效率（CE）的精確計算（往往要求達到99.99%以上）是致命的。

電壓穩(wěn)定性決定關(guān)鍵特征點的準確性：

電芯的充放電曲線上的平臺、拐點（例如，dV/dQ曲線）對應(yīng)著重要的電化學(xué)相變反應(yīng)。電壓測量上的噪聲或漂移會掩蓋這些細微特征，使研究人員無法精準識別反應(yīng)機理。

循環(huán)壽命測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)定性是安全測試的基石：

在測試極限工況（如快充、過充測試）時，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)定性可通過長期循環(huán)來實現(xiàn)：重復(fù)充放電循環(huán)時曲線與關(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行長期循環(huán)測試，安全運行250天循環(huán)，經(jīng)過驗證設(shè)備電流電壓精度在萬一精度內(nèi)。

元能長循環(huán)穩(wěn)定性測試數(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“營銷口號”，而是可以被證明的硬指標。它連接了電池的物理特性和數(shù)字化測試數(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)測的準確性。對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)定性驗證的測試設(shè)備，絕對是戰(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，對測試設(shè)備的要求也會越來越高。