如何在极端温度条件下测试电池性能
电池性能在极端温度下会发生显著变化。低温会降低电池容量和功率输出，而高温则会加速电池老化、增加内阻，并带来额外的安全隐患。
因此，对于电池制造商、电动汽车开发商、储能公司和电池测试实验室而言，环境测试是电池可靠性验证的重要组成部分。
在 GESTER，我们为电池和新能源应用提供环境试验箱解决方案，包括温湿度试验箱、高温低温试验箱、热冲击试验箱和快速温度变化试验箱。
本指南解释了如何在极端温度条件下测试电池性能，应该监测哪些参数，以及如何选择合适的环境测试设备。
为什么要测试电池在极端温度下的性能？
电池很少在恒定的实验室条件下运行。电动汽车可能会经历严寒的冬季低温，而储能系统中使用的电池则可能暴露在高温环境中。
温度会影响电池的几个重要特性：
容量和能源输出
充放电性能
内阻
电压稳定性
充电效率
循环寿命
热稳定性
安全性能
在受控的高低温环境下测试电池，有助于制造商了解其产品在正常工作条件之外的性能。
环境测试还可以帮助在电池进入大规模生产或商业应用之前发现潜在问题。
温度如何影响电池性能
1. 低温性能
低温下，电池内部的电化学反应速度会减慢。这会增加内阻，降低电池的供电能力。
典型症状包括：
- 排放能力降低
- 输出功率较低
- 内阻增加
- 充电速度较慢
- 充电效率降低
- 不当充电条件下锂沉积风险增加
因此，低温测试对于电动汽车、户外设备、储能系统以及其他暴露于寒冷环境的应用的电池来说尤为重要。
2. 高温性能
高温会加速电池内部的化学反应和老化过程。
根据电池化学成分和工作条件，过高的温度可能导致以下后果：
- 容量衰减速度加快
- 自放电增加
- 缩短循环寿命
- 电解质降解
- 热应力增加
- 潜在安全风险
因此，高温测试有助于工程师评估电池在高温环境下运行时是否能保持稳定的性能。
应该使用哪种环境试验箱？
不同的电池温度测试可能需要不同的环境测试设备。
温湿度试验箱
当测试需要控制温度和湿度条件时，可编程温湿度试验箱是合适的选择。
例如，GESTER 的 GT-C52 系列温湿度试验箱专为可编程环境模拟而设计。根据配置的不同，该试验箱可提供 -20°C 至 +150°C、-40°C 至 +150°C 或 -60°C 至 +150°C 等温度范围，并且在适用配置中可提供湿度控制功能。
这种类型的试验箱可用于电池环境调节、温湿度测试、可靠性评估和其他受控环境测试。
我们的温湿度试验箱提供多种配置，从紧凑型台式试验箱到大容量步入式环境试验箱，应有尽有。可编程的温湿度控制系统使用户能够创建特定的测试方案，并以高重复性模拟不同的环境条件。
高低温试验箱
当不需要湿度，且主要目的是评估电池在极端温度下的性能时，高低温试验箱可能更合适。
GESTER 的 GT-F58 系列高低温试验箱旨在模拟极端高温和低温条件，可纳入以温度暴露为主要测试条件的可靠性测试程序中。
这种配置特别适用于在特定温度范围内测试电池性能。
热冲击试验箱
有些应用需要冷热环境之间的快速转换，而不是逐渐的温度变化。
热冲击试验箱使测试样品经历快速的温度变化。这可以揭示由突发性温度变化引起的缺陷，而这些缺陷在缓慢的温度循环过程中可能无法被检测到。
GESTER 为需要快速冷热转换的应用提供双腔和三腔热冲击解决方案。
快速温度变化试验箱
对于需要受控且温度变化相对较快的可靠性程序，可以考虑使用快速温度变化试验箱。
当测试程序规定了明确的温度转换速率和重复的环境循环时，这种类型的设备非常有用。
电池测试时的重要注意事项
电池测试不仅仅是将电池放入温度箱中那么简单。
温度均匀性
腔室内的温度应保持足够均匀，以便电池能够处于一致的环境条件下。
温度均匀性差会导致测试结果出现不必要的波动。
温度稳定性
测试过程中，测试舱应保持目标温度。
在长时间电池测试中，稳定的温度控制尤为重要。
温度变化率
有些测试程序需要特定的升温速率。
因此，工程师在选择腔室之前应确认所需的加热和冷却速率。
腔室容量
腔室应有足够的空间容纳电池样品、夹具、传感器和电气连接。
对于较大的电池模块或电池组，可能需要更大的环境试验箱。
安全配置
电池测试可能涉及充电、放电、高温或异常情况。
对于可能存在危险的电池测试，应根据电池类型、测试程序、能量等级和适用的安全要求来选择测试舱配置。
GESTER 还提供专用电池测试设备，包括防爆过充过放测试室，以及用于新能源电池测试的环境试验室。
GESTER如何支持电池环境测试
电池性能测试通常涉及多种环境压力测试，而不是单一的温度测试。
GESTER 为新能源应用提供一系列环境和电池测试设备，包括：
温湿度试验箱
GT-C52 台式温湿度试验箱
落地式温湿度试验箱 GT-C52
步入式温湿度试验箱 GT-C52
温度室
高低温试验箱 GT-F58
热冲击试验箱 GT-F56A
快速温度变化试验箱 GT-F51
综合环境商会
快速热冲击三合一环境试验箱 GT-F70
电池测试设备
电池挤压试验机 GT-I05
GT-I12型电磁振动试验台
GT-I10型电池冲击试验机
GT-I09型电池短路测试仪
电池燃烧测试仪 GT-I07
电池式挤压针灸测试仪 GT-I06
GT-I04型电池式钉子穿透试验机
IEC 62133 电池自由落体试验设备 GT-I02B
电池组跌落试验机 GT-I02
电池过充过放防爆试验箱 GT-I08
该产品组合允许电池制造商和实验室根据其测试要求，将环境模拟与机械和安全测试相结合。
GESTER 在环境和气候试验箱研发和制造方面拥有近 30 年的经验，其解决方案涵盖温度和湿度测试、高低温测试、热冲击、快速温度变化、电池测试和其他可靠性应用。
结论
在极端温度条件下测试电池性能是电池可靠性和安全性评估的重要组成部分。
低温会影响容量、功率输出、充电性能和内阻，而高温会加速性能退化并增加热应力。
一个设计良好的测试应该控制环境条件，监测电气性能，在相关温度下重复测试，并将结果与适用的测试要求进行比较。
合适的环境试验箱取决于所需的温度范围、湿度条件、转变速率、样品大小、试验持续时间、电气试验设置和安全要求。
对于正在寻找合适的环境测试解决方案的电池制造商和实验室而言，GESTER 可以根据具体应用提供温度箱、高低温箱、热冲击系统、快速温度变化箱和专用电池测试设备。
