能源检测

动力电池是新能源汽车的核心部件，其性能直接决定车辆的续航里程、动力输出及安全可靠性。锂离子电池因高能量密度、长循环寿命等优势成为主流，但需通过严格的性能测试确保品质。本文聚焦动力电池锂离子电池性能测试的核心指标，结合现行标准详细解析其定义、测试方法及要求，为行业从业者及研究者提供参考。

能量密度：动力电池续航能力的核心衡量

能量密度是指单位质量或体积的锂离子电池所能存储的电能，分为质量能量密度（单位：Wh/kg）和体积能量密度（单位：Wh/L），是决定新能源汽车续航里程的关键指标——相同质量下，能量密度越高，车辆续航越长。例如，一款质量能量密度为200 Wh/kg的电池，100kg电池可提供20 kWh电能，若车辆百公里耗电15 kWh，则续航约133公里。

能量密度的测试需基于电池的额定容量：首先按照标准流程将电池充满电（通常采用恒流恒压方式，截至电压为电池标称上限），然后以0.5C倍率（C为电池容量倍率，0.5C即0.5倍容量电流）放电至截止电压，记录放电容量。质量能量密度计算公式为“放电容量（Ah）× 标称电压（V）/ 电池质量（kg）”，体积能量密度则替换为电池体积（L）。

现行核心标准为GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》，其中明确规定：乘用车用动力蓄电池的质量能量密度应不低于120 Wh/kg，商用车不低于80 Wh/kg；体积能量密度方面，乘用车要求不低于220 Wh/L，商用车不低于170 Wh/L。

此外，国际标准IEC 62660-2《电动汽车用锂离子动力蓄电池组 第2部分：性能测试》也对能量密度测试方法有详细规范。

需注意的是，能量密度测试需在常温（25℃±2℃）环境下进行，且电池状态需稳定——若电池经过循环测试后容量衰减，能量密度也会相应下降，因此测试时需确保电池处于初始或规定的健康状态（SOH）。

功率密度：动力电池动力输出的关键指标

功率密度是单位质量或体积的锂离子电池所能输出的功率（单位：W/kg或W/L），反映电池的瞬间放电能力，直接影响车辆的加速性能、爬坡能力及高速行驶表现。例如，车辆加速时需电池短时间输出高功率，若功率密度不足，会出现加速无力的情况。

功率密度的测试通常采用“脉冲放电法”：将电池充满电后，在常温环境下以规定的高倍率电流（如5C、10C）进行短时间（通常10秒或30秒）放电，记录放电功率（功率=电压×电流），再除以电池质量或体积得到功率密度。部分标准还要求测试“峰值功率”（瞬间最大输出功率）和“持续功率”（长时间稳定输出的功率）。

GB/T 31486-2015对功率密度有明确要求：乘用车用电池的质量功率密度应不低于250 W/kg，商用车不低于150 W/kg；体积功率密度方面，乘用车要求不低于450 W/L，商用车不低于250 W/L。国际标准IEC 62660-2也规定了功率密度的测试流程，强调放电过程中电池电压不得低于截止电压（通常为标称电压的80%），否则测试无效。

需注意，功率密度与能量密度存在一定“权衡”——追求高能量密度时，电池内部活性物质占比增加，可能导致导电网络密度降低，从而影响功率输出。因此，测试需结合电池的应用场景：乘用车需平衡续航与动力，商用车（如卡车）则更侧重功率密度以满足重载需求。

循环寿命：动力电池使用寿命的直接体现

循环寿命是指锂离子电池在指定条件下，充放电循环至容量衰减到初始容量80%时的次数，是衡量电池使用寿命的核心指标。通常，乘用车用电池要求循环寿命不低于1000次，商用车不低于2000次——若车辆每年充放电200次，1000次循环寿命可满足5年使用需求。

循环寿命的测试需遵循“满充满放”原则：将电池以1C倍率充电至满电，再以1C倍率放电至截止电压，重复此过程直到电池容量低于初始容量的80%，记录循环次数。测试环境为常温（25℃±2℃），部分标准也会要求高温（45℃）或低温（-10℃）循环以模拟极端工况。

现行主要标准为GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》，其中规定：乘用车用动力蓄电池循环寿命应不低于1000次，且循环后容量保持率≥80%；商用车用电池循环寿命不低于2000次，容量保持率≥80%。

此外，美国USABC（美国先进电池联盟）标准要求电动车用电池循环寿命达到1000次以上，容量衰减≤20%。

影响循环寿命的因素包括充放电倍率、温度及过充过放——高倍率充放电会加速活性物质脱落，高温会导致电解液分解，过充过放则会破坏电极结构。因此，测试过程中需严格控制这些变量：例如，GB/T 31484-2015要求充放电倍率为1C，温度波动不超过±2℃，避免过充过放。

倍率性能：动力电池适应不同工况的能力

倍率性能是指锂离子电池在不同电流倍率下的充放电能力，反映电池对加速、爬坡等动态工况的适应能力。通常以“倍率容量保持率”衡量：在某一倍率下放电的容量与0.5C倍率下放电容量的比值，比值越高，倍率性能越好。例如，5C倍率下容量保持率为80%，表示电池在5倍容量电流放电时，仍能释放80%的额定容量。

倍率性能的测试流程：首先将电池以0.5C倍率充满电，然后分别以1C、2C、5C等倍率放电至截止电压，记录各倍率下的放电容量，计算容量保持率。充电倍率性能测试类似，以不同电流充电至满电，记录充电时间及容量。

GB/T 31486-2015对倍率性能的要求为：1C倍率下放电容量保持率≥95%，2C倍率下≥90%，5C倍率下≥80%；充电方面，1C倍率充电容量保持率≥95%，2C倍率≥90%。IEC 62660-1《电动汽车用锂离子动力蓄电池组 第1部分：通用要求》也强调，倍率性能测试需确保电池温度不超过45℃，避免高温影响测试结果。

倍率性能差的电池在高倍率放电时会出现电压骤降，导致车辆动力不足；高倍率充电时则可能因极化效应导致充电速度慢、发热严重。因此，测试需覆盖车辆实际使用中的典型倍率：例如，乘用车加速时可能用到2C放电，快速充电时用到1.5C充电。

低温性能：动力电池极端环境适应性的考验

低温性能是指锂离子电池在低温环境下（通常为-10℃、-20℃、-30℃）的充放电能力，直接影响北方地区冬季新能源汽车的使用体验——低温会导致电解液粘度增加、离子迁移速率降低，从而使电池容量下降、充电困难。

低温性能测试分为放电性能和充电性能：放电测试时，将电池在低温箱中放置4小时以上（确保电池内部温度与环境一致），然后以0.5C倍率放电至截止电压，记录放电容量，计算容量保持率（与常温25℃下放电容量的比值）；充电测试则以0.2C倍率充电，记录充电容量及时间。

GB/T 31486-2015对低温性能的要求为：-20℃环境下，放电容量保持率≥70%，充电容量保持率≥60%；-10℃环境下，放电容量保持率≥80%，充电容量保持率≥70%。QC/T 743-2015《电动汽车用锂离子蓄电池》也规定，低温放电后电池不得出现泄漏、变形或爆炸等现象。

需注意，低温下充电需特别谨慎：若电池温度低于-10℃，直接大电流充电可能导致锂枝晶析出（锂离子在负极表面沉积形成树枝状晶体），刺穿隔膜引发短路。因此，标准要求低温充电前需对电池进行预热（如通过PTC加热器），确保温度升至0℃以上再开始充电。

安全性能：动力电池使用风险的底线要求

安全性能是锂离子电池的底线指标，涵盖过充、过放、短路、挤压、穿刺、火烧等极端工况下的表现，直接关系到用户生命财产安全。例如，过充可能导致电池内部压力升高、电解液分解，引发起火爆炸；挤压则可能破坏电池结构，导致内部短路。

安全性能测试需遵循“单因子测试”原则，即每次仅模拟一种极端工况：过充测试用1.2倍额定电流充电至电压上限的1.5倍，观察2小时内是否起火、爆炸；短路测试将电池正负极直接连接（外部电阻≤50mΩ），观察1小时内的状态；挤压测试用100kN压力从垂直于电池极片方向挤压，挤压量为电池厚度的30%，保持5分钟；穿刺测试用直径5mm的钢针以20mm/s速度刺穿电池中心，观察1小时内的反应。

核心标准为GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》，其中明确规定：所有安全测试后，电池不得出现起火、爆炸现象，允许出现泄漏但不得有电解液喷出。

此外，UN 38.3《关于危险货物运输的建议书 试验和标准手册》是电池运输的强制标准，要求电池通过12项安全测试（如高度模拟、温度循环、振动、冲击等）。

需注意，安全性能测试需在专业实验室进行，配备防火、防爆设施。例如，火烧测试需将电池置于燃烧的汽油池中（汽油深度50mm），燃烧70秒后移开，观察2小时内的状态——符合标准的电池应能自熄，不会引发二次燃烧。

自放电率：动力电池存储性能的重要指标

自放电率是指锂离子电池在开路状态下（不连接负载）的容量损失率，通常以24小时或每月的容量衰减百分比表示，反映电池的存储性能——自放电率越低，电池闲置时的电能损失越小。例如，自放电率为每月3%的电池，闲置1年容量损失约36%。

自放电率的测试流程：将电池以0.5C倍率充满电，在常温25℃下静置28天（模拟长期存储），然后以0.5C倍率放电至截止电压，记录放电容量。自放电率计算公式为“（初始容量-静置后容量）/ 初始容量 × 100% / 28 × 30”（换算为月自放电率）。

GB/T 31486-2015对自放电率的要求为：每月自放电率≤5%；部分高端电池要求≤3%。IEC 62660-2也规定，自放电测试期间电池温度需保持在25℃±2℃，避免温度波动影响自放电速度（高温会加速自放电）。

自放电的主要原因包括电解液的自分解、电极与电解液的副反应及内部微短路。测试自放电率可帮助厂商筛选优质电池：若某批电池自放电率普遍超过5%，可能是电解液纯度不够或电极工艺缺陷导致，需回溯生产流程改进。