能源检测

锂离子电池在低温环境下易出现容量衰减、内阻升高、循环寿命缩短等问题，直接影响其在新能源汽车、储能系统等领域的应用可靠性。低温循环测试作为评估电池低温性能的核心手段，需遵循严格的标准方法以确保结果的准确性与可比性。本文将围绕低温循环测试的标准流程与关键要点展开，梳理从准备到执行的全环节要求。

测试前的样品准备要求

低温循环测试的准确性首先依赖于样品的一致性与初始状态的明确。需选取同一批次、规格参数（容量、电压、材料体系）完全一致的锂离子电池作为测试样品，避免因个体差异引入误差。

样品需进行初始 SOC（State of Charge，荷电状态）校准，通常按标准要求将电池充至满电状态（如遵循 GB/T 31485 中“恒流恒压充电至截止电压”的方法），或根据测试目标调整至特定 SOC（如50%或80%），校准过程需记录充电电流、时间与截止电压等参数。

此外，需完成初始性能基线测试：通过常温下的容量测试（恒流放电至截止电压）获取初始放电容量；使用交流内阻测试仪或直流内阻测试法测量初始内阻；记录初始开路电压（OCV）。这些基线数据将作为后续循环过程中性能变化的对比基准。

测试设备的校准与验证

低温循环测试依赖的设备包括环境试验箱、充放电测试仪、内阻测试仪、热电偶等，需定期进行校准以确保精度。环境试验箱的温度校准需每季度进行一次，使用标准温度计（精度±0.1℃）测量箱内不同位置的温度，偏差超过±1℃需调整设备；充放电测试仪的电流与电压校准需每半年进行一次，校准依据 GB/T 17988 中的要求，电流误差需≤±1%，电压误差需≤±0.5%。

充放电测试仪在测试前需进行空载验证：将测试仪的正负极输出端短路，检查电流显示是否为0；连接标准电阻（如10Ω），测试电流与电压的乘积是否等于标准电阻的功率（误差≤±2%）。内阻测试仪需每月使用标准电阻（如10mΩ、100mΩ）校准，测量误差需≤±2%。

低温环境条件的标准控制

低温循环测试的环境温度需严格遵循测试标准或客户要求，常见测试温度包括-10℃、-20℃、-30℃（如 ISO 12405-4 针对电动汽车电池的低温测试要求），温度设定值需精确至±1℃。

试验箱的温度均匀性是关键指标，要求箱内测试区域的温度差异不超过±2℃（参考 GB/T 2423.1 中的环境试验设备要求），避免因局部温度波动导致样品性能测试偏差。

样品进入试验箱后，需进行温度预处理：将电池静置至其内部温度与试验箱环境温度一致（可通过热电偶监测电池表面温度，当连续30分钟温度变化≤0.5℃时视为稳定），预处理时间通常为2-4小时，具体需根据电池尺寸与热容量调整。

循环流程的标准设计要点

低温循环的充放电制度需符合行业标准，通常采用“恒流充电-恒压充电-恒流放电”的组合模式。充电阶段：首先以指定电流（如0.5C）恒流充电至电池截止电压（如三元锂电池为4.2V），随后转为恒压充电，直至充电电流降至0.05C以下停止；放电阶段：以相同或不同电流（如0.5C）恒流放电至放电截止电压（如2.75V）。

低温环境下的充电电流需严格限制，因低温会降低锂离子的扩散速率，过大电流易导致负极析锂，影响电池寿命与安全。根据 GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》，低温（-20℃）充电时电流不应超过0.2C，以避免析锂风险。

循环次数需根据测试目标确定，常规可靠性测试通常设定为50次或100次循环（如 IEC 62660-2 中针对动力锂电池的循环寿命测试要求），循环过程中需保持充放电制度的一致性，不得随意调整电流或电压参数。

循环过程中的性能参数监测

低温循环测试中需实时监测电池的关键性能参数，以追踪性能变化并及时发现异常。监测内容包括：充放电电压（需记录充电截止电压、放电终止电压及过程中的电压波动）、充放电电流（确保电流稳定在设定值的±5%范围内）、电池表面温度（通过粘贴在电池中部的热电偶监测，温度超过常温20℃以上需停止测试排查原因）。

每完成10次循环后，需进行一次容量校准测试：将电池移至常温环境（25℃±2℃）静置2小时，然后按初始容量测试方法进行恒流充放电，记录当前容量并计算容量保持率（当前容量/初始容量×100%）。

内阻监测需每20次循环进行一次，使用交流内阻测试仪（频率1kHz）测量电池内阻，记录内阻增长率（当前内阻/初始内阻×100%）。监测过程中若发现容量保持率低于80%（或客户指定阈值）、内阻增长率超过50%，需停止该样品的测试并标记为失效。

数据处理与结果有效性判定

测试完成后的数据处理需遵循“原始数据可追溯、计算方法统一”的原则。原始数据需包括：样品编号、试验日期、环境温度、充放电电流/电压曲线、每循环的容量与内阻数据、异常事件记录（如电压突变、温度超标）。

结果计算需采用标准公式：容量保持率=（第n次循环后的常温容量/初始常温容量）×100%；内阻增长率=（第n次循环后的内阻/初始内阻）×100%。计算过程中需保留小数点后两位，确保精度。

结果有效性需通过重复性验证：同一批次样品的测试结果标准差需≤5%（参考 GB/T 6379.2 中的测量方法重复性要求），若某一样品的结果与平均值偏差超过2倍标准差，需剔除该数据并重新测试。

此外，若循环过程中出现电池鼓包、漏液、电压超出规定范围等异常，对应的测试数据需标记为无效。

测试后的样品状态检查

低温循环测试结束后，需对样品进行外观检查：观察电池外壳是否有鼓包、变形、漏液或裂纹，正极极耳是否氧化，负极极耳是否锈蚀。外观异常的样品需单独记录，作为后续失效分析的依据。

对于失效样品（如容量保持率低于80%或内阻大幅上升的样品），需进行解剖分析：在惰性气体环境（如氩气手套箱）中拆解电池，观察负极表面是否有析锂（金属锂沉积）、隔膜是否有刺穿或收缩、正极材料是否有粉化等现象，这些信息可辅助判断低温循环下电池性能衰减的原因（如析锂导致的容量损失、隔膜失效导致的内阻上升）。