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技(jì)術文章(zhāng) / article 您(nín)的位(wèi)置:網站(zhàn)首(shǒu)頁 > 技術(shù)文章(zhāng) > 《試驗箱(xiāng)在智(zhì)能穿戴設(shè)備(bèi)電池(chí)領域(yù)的壽(shòu)命(mìng)測試(shì)》

《試(shì)驗(yàn)箱在智(zhì)能穿(chuān)戴設備電(diàn)池(chí)領域的壽(shòu)命測試》

發布時(shí)間: 2025-08-08  點(diǎn)擊(jī)次數(shù): 582次

《試(shì)驗箱(xiāng)在智(zhì)能穿戴設備電池領(lǐng)域的(dí)壽命測試》

一,試(shì)驗目的(dí)

東莞皓(hào)天檢測(cè)儀(yí)器(qì)有限公(gōng)司針對智(zhì)能(néng)穿戴(dài)設(shè)備(bèi)電池開展(zhǎn)壽(shòu)命測試(shì),旨在(zài)模擬電(diàn)池在(zài)不同使用(yòng)環(huán)境(如高低(dī)溫,濕熱(rè),振(zhèn)動(dòng)等)及(jí)充(chōng)放電模式下的性能衰減過(guò)程(chéng),量化評(píng)估其循(xún)環(huán)壽命(mìng),容量(liáng)保持(chí)率,自放電(diàn)率等(děng)關(guān)鍵(jiàn)指(zhǐ)標(biāo)。通過測試驗(yàn)證(zhèng)電池(chí)是否符合 GB/T 31241-2014《便攜式(shì)電子產品(pǐn)用鋰(lǐ)離子電(diàn)池和(hé)電池組(zǔ)安全要求(qiú)》,IEC 62133-2017 等標準(zhǔn)中(zhōng)關(guān)於壽命(mìng)的(dí)要(yào)求,為(wéi)電(diàn)池生產(chǎn)企(qǐ)業優化(huà)電(diàn)芯材料(liào),改進(jìn)封裝工(gōng)藝(yì)及(jí)*充(chōng)放(fàng)電(diàn)算法提供(gōng)數(shù)據支(zhī)撐(chēng),助力提升智能穿(chuān)戴設備的續航能(néng)力與(yǔ)使(shǐ)用可靠性(xìng),滿足用戶對設(shè)備長(cháng)效穩(wěn)定運(yùn)行的(dí)需(xū)求(qiú)。

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二,實(shí)驗 / 設備條(tiáo)件

(一(yī))核心(xīn)試(shì)驗設備(東(dōng)莞皓天專(zhuān)屬配置)

  1. 高(gāo)低溫濕熱循環試驗箱(HT-SR-1000)

溫(wēn)度(dù)範(fàn)圍(wéi) - 40℃~85℃,濕(shī)度(dù)範(fàn)圍 20%~98% RH,溫(wēn)變速率可達 5℃/min,艙(cāng)內配(pèi)備(bèi)電池專(zhuān)用(yòng)防爆腔(qiāng)體,可同(tóng)時(shí)放(fàng)置(zhì) 20 組小(xiǎo)型電(diàn)池(chí)樣品,用於模(mó)擬(nǐ)不同氣候環境對(duì)電池壽命的影(yǐng)響。
  1. 振動(dòng)試驗箱(HT-ZD-500)

支(zhī)持(chí)正(zhèng)弦振動(dòng)與(yǔ)隨機振動模(mó)式,頻率範圍 10Hz~2000Hz,加速度(dù) 50g,配備電(diàn)池固(gù)定夾具,模擬智能(néng)穿(chuān)戴設備在運動,攜帶(dài)過(guò)程中的振(zhèn)動衝(chōng)擊(jī),測(cè)試電(diàn)池(chí)結構(gòu)穩定(dìng)性(xìng)及(jí)性能衰(shuāi)減。
  1. 電池(chí)充(chōng)放電測(cè)試係(xì)統(tǒng)(HT-CD-800)

支持恒流(liú),恒(héng)壓(yā),脈衝等(děng)多(duō)種(zhǒng)充放電模式(shì),電(diàn)流(liú)範(fàn)圍(wéi) 0.1A~5A,電壓範圍 0.5V~5V,精度 ±0.2%,可同步記錄(lù)電池充放電(diàn)過程中的電(diàn)壓,電流(liú),容(róng)量(liáng)等參數(shù),自動(dòng)生(shēng)成(chéng)循環壽(shòu)命(mìng)曲綫。
  1. 電(diàn)池內阻測(cè)試儀(HT-NZ-200)

測量(liáng)範圍 0.1mΩ~10Ω,精(jīng)度 ±1%,可(kě)實時監(jiān)測電池在循環(huán)過(guò)程中的內(nèi)阻(zǔ)變(biàn)化,評估電池內部極(jí)化程度。
  1. 真空幹燥(zào)箱(HT-ZK-300)

溫(wēn)度範圍 50℃~200℃,真(zhēn)空度≤133Pa,用於電(diàn)池(chí)測試(shì)前的(dí)預處理(去除水分)及測試(shì)後的幹燥(zào)分析。

(二(èr))輔助設備

  • 紅(hóng)外測溫儀(精度(dù) ±0.5℃,監(jiān)測電(diàn)池(chí)充放電(diàn)過程(chéng)中(zhōng)的溫度(dù)變化)

  • 數(shù)據采(cǎi)集儀(采樣頻率(shuài) 1kHz,同(tóng)步(bù)記錄(lù)環(huán)境參(cān)數與電池(chí)性能數據(jù))

  • 電池容量(liáng)校(xiào)準儀(yí)(確(què)保容(róng)量(liáng)測(cè)試的準(zhǔn)確(què)性)

  • 防(fáng)爆防護(hù)裝置(包(bāo)括防爆(bào)膜,惰性氣(qì)體(tǐ)滅火係統(tǒng),保(bǎo)障測試(shì)安全(quán))

三(sān),試(shì)驗(yàn)樣品(pǐn)

選(xuǎn)取(qǔ) 4 類(lèi)主流智能(néng)穿戴設備(bèi)電池,覆(fù)蓋(gài)不(bù)同(tóng)產(chǎn)品(pǐn)類型(xíng)與(yǔ)電(diàn)芯(xīn)技術(shù):
  1. 智能手表鋰電(diàn)池(樣品 A)

鋰鈷(gǔ)氧化物(wù)電芯,容(róng)量 300mAh,電(diàn)壓 3.7V,采(cǎi)用(yòng)軟包封裝(zhuāng),用(yòng)於主(zhǔ)流智能手表(biǎo),重點測(cè)試(shì)其(qí)在高(gāo)低溫(wēn)環境下(xià)的(dí)循環壽(shòu)命。
  1. 智(zhì)能手環鋰電池(樣品(pǐn) B)

磷(lín)酸鐵鋰電(diàn)池芯,容量 150mAh,電壓 3.2V,圓(yuán)柱(zhù)封裝(zhuāng),應用於智(zhì)能(néng)手環,側(cè)重(zhòng)測(cè)試振動環境(jìng)下的性能穩(wěn)定(dìng)性。
  1. 智(zhì)能耳機鋰電池(樣品 C)

鋰聚合(hé)物電芯(xīn),容量(liáng) 100mAh,電壓 3.8V,微型硬殼封裝,用於無綫耳機,重點(diǎn)評(píng)估快(kuài)充(chōng)模(mó)式對壽命(mìng)的影響。
  1. 智(zhì)能(néng)眼鏡鋰電池(樣(yàng)品 D)

三元材料電芯(鎳鈷(gǔ)錳比例 8:1:1),容(róng)量 500mAh,電壓 3.7V,異形(xíng)封裝,需(xū)測(cè)試其在濕熱(rè)環境(jìng)下(xià)的容量(liáng)保(bǎo)持率。

四,試驗(yàn)步驟及(jí)條件

(一(yī))基(jī)礎性能(néng)標定(dìng)(所(suǒ)有樣(yàng)品)

在(zài)標(biāo)準(zhǔn)環境(jìng)(25℃,50% RH)下,對(duì)電池進行初(chū)始性(xìng)能(néng)測(cè)試(shì):
  • 容量(liáng)標定:以 0.5C 電(diàn)流充電(diàn)至終止電(diàn)壓(yā),靜(jìng)置(zhì) 1 小時,再(zài)以 0.5C 電流放(fàng)電(diàn)至(zhì)截止電壓,記(jì)錄初始容量(C0)。

  • 內阻測試(shì):滿電狀態下(xià)測(cè)量(liáng)電池初始(shǐ)內阻(zǔ)(R0)。

  • 自放(fàng)電率測(cè)試(shì):滿電(diàn)電池靜置 24 小時(shí),測量剩(shèng)餘容量(liáng),計算自放(fàng)電率(shuài)(初始(shǐ)容量 - 剩(shèng)餘容(róng)量)/ 初(chū)始容(róng)量 ×100%。

(二(èr))環境(jìng)因(yīn)素影響(xiǎng)測試(shì)

  1. 高(gāo)低(dī)溫循(xún)環測試

將(jiāng)樣(yàng)品(pǐn) A,C,D 分(fēn)別(bié)置於高低(dī)溫濕熱(rè)循(xún)環試驗箱(xiāng),設(shè)置循環條件(jiàn):
  • 低溫循環:-20℃(2h)→25℃(1h),以 0.5C 充(chōng)放(fàng)電循(xún)環(huán) 100 次,記錄每次循環的放(fàng)電容量。

  • 高溫循(xún)環:60℃(2h)→25℃(1h),同樣(yàng)以(yǐ) 0.5C 充放(fàng)電循環 100 次(cì),對(duì)比容量衰減差異(yì)。

  1. 濕(shī)熱環(huán)境測試

樣品 D 在 40℃,90% RH 環(huán)境下(xià)靜置(zhì) 72 小時後(hòu),進(jìn)行 50 次 0.5C 充(chōng)放電循環,測試容(róng)量保持率及(jí)內阻變(biàn)化。
  1. 振動環(huán)境測(cè)試

樣品(pǐn) B 固(gù)定於振(zhèn)動試驗箱(xiāng),設置(zhì)隨(suí)機(jī)振(zhèn)動(10Hz~500Hz,加速(sù)度(dù) 10g),持續振動(dòng) 2 小時後,進行 50 次 0.5C 充放(fàng)電循環(huán),觀察電(diàn)池(chí)是否(fǒu)漏液,鼓(gǔ)包(bāo),記(jì)錄容量衰(shuāi)減(jiǎn)情況。

(三(sān))充(chōng)放(fàng)電(diàn)模式影響測試

  1. 快(kuài)充(chōng)循環(huán)測試

樣品 C 分別以 1C,2C 電流充電(至終止電壓),0.5C 電(diàn)流放(fàng)電(至(zhì)截止(zhǐ)電(diàn)壓),各(gè)循環 200 次(cì),記(jì)錄容量衰(shuāi)減曲(qū)綫(xiàn)。
  1. 深(shēn)度(dù)放(fàng)電測試

樣品(pǐn) A 以 0.5C 電(diàn)流放電至(zhì) 2.5V(常規截止(zhǐ)電壓為(wéi) 3.0V),再以 0.5C 充電至 4.2V,循(xún)環(huán) 50 次(cì),評(píng)估深度(dù)放(fàng)電(diàn)對(duì)壽命(mìng)的影(yǐng)響。
  1. 間歇充放電測(cè)試

模擬用戶日常使(shǐ)用習(xí)慣(guàn),樣(yàng)品(pǐn) D 進行 “充(chōng)電(diàn) 30 分鐘→靜置 2 小時→放(fàng)電(diàn) 30 分鐘" 的(dí)循環,累(léi)計充(chōng)放(fàng)電(diàn)量相當於(yú) 100 次(cì)標(biāo)準循環(huán),測(cè)試(shì)容量保持率。

五(wǔ),數(shù)據采(cǎi)集與分(fēn)析

  1. 核心(xīn)數據記(jì)錄

  • 循環壽命:記(jì)錄(lù)電池(chí)容量降至初(chū)始(shǐ)容量(liáng) 80% 時的(dí)循(xún)環(huán)次(cì)數(L1)及降至(zhì) 60% 時的(dí)循(xún)環次數(L2)。

  • 容(róng)量(liáng)保持(chí)率(shuài):每次循環後(hòu),計算(suàn)當(dāng)前(qián)放電容(róng)量與(yǔ)初(chū)始(shǐ)容量(liáng)的比值(Cn/C0×100%)。

  • 內阻變化率(shuài):(當(dāng)前內(nèi)阻 Rn - 初始(shǐ)內阻 R0)/R0×100%。

  • 自放(fàng)電率(shuài):在不(bù)同測試(shì)階段(duàn),定期(qī)測量(liáng) 24 小時自放電(diàn)率。

  1. 綜(zōng)合分(fēn)析方法

采用東(dōng)莞皓天(tiān)研發的(dí)電(diàn)池壽命評(píng)估模型,以(yǐ)循環壽(shòu)命為(wéi)核(hé)心(xīn)指標,結(jié)合(hé)容(róng)量保(bǎo)持率(shuài),內阻變化率等(děng)參(cān)數,按 “環(huán)境適(shì)應性(40%)+ 充(chōng)放(fàng)電(diàn)耐(nài)受(shòu)性(40%)+ 安全(quán)性(20%)" 加權計算(suàn)綜合(hé)得分(100 分製(zhì)),劃分(fēn)優(yōu)秀(≥90 分(fēn)),合(hé)格(gé)(70~89 分),待改進(<70 分(fēn))三個等級(jí)。

六(liù),實(shí)驗(yàn)結果與(yǔ)結(jié)論

(一(yī))單項測試結(jié)果

  1. 樣品 A:在(zài) - 20℃循環(huán) 100 次後,容(róng)量(liáng)保持率(shuài) 70%;60℃循(xún)環 100 次(cì)後,容(róng)量(liáng)保(bǎo)持率 65%,綜合得分 72 分(fēn)。

  1. 樣品(pǐn) B:振動測試後(hòu)循(xún)環(huán) 50 次,容(róng)量(liáng)保持率 82%,無漏液(yè)鼓包,綜合(hé)得分(fēn) 80 分。

  1. 樣(yàng)品 C:2C 快充循環 200 次(cì)後,容(róng)量保持(chí)率 58%;1C 快充(chōng)循環 200 次(cì)後(hòu),容量保(bǎo)持(chí)率 70%,綜合(hé)得分 65 分(fēn)。

  1. 樣品(pǐn) D:濕熱環境(jìng)循環(huán) 50 次後(hòu),容量保(bǎo)持率(shuài) 75%;間歇(xiē)充(chōng)放電循(xún)環後,容(róng)量(liáng)保持率 85%,綜(zōng)合(hé)得分(fēn) 78 分。

(二)綜合(hé)結論(lùn)

  1. 智能穿戴(dài)設(shè)備電池的壽命短板主要體現(xiàn)在:低溫(wēn)環(huán)境(jìng)下(xià)容(róng)量(liáng)衰減(jiǎn)快(kuài)(樣品 A),快充(chōng)模(mó)式下循(xún)環(huán)壽命短(樣(yàng)品 C),濕熱(rè)環(huán)境下(xià)內(nèi)阻(zǔ)增長明(míng)顯(樣(yàng)品(pǐn) D)。

  1. 東莞(guān)皓(hào)天的(dí)高(gāo)低溫(wēn)濕(shī)熱(rè)循(xún)環試驗箱與(yǔ)電池充(chōng)放電測試(shì)係(xì)統可精(jīng)準捕捉電池(chí)在不同條件下(xià)的性能衰(shuāi)減規律,為(wéi)缺陷(xiàn)定(dìng)位提(tí)供可靠數(shù)據。

  1. 磷酸(suān)鐵鋰電(diàn)池(chí)(樣(yàng)品 B)在振動環(huán)境下表現(xiàn)更穩(wěn)定,三元材(cái)料(liào)電池(chí)(樣品 D)在(zài)濕(shī)熱(rè)環(huán)境(jìng)下(xià)的(dí)耐(nài)受(shòu)性(xìng)優(yōu)於鋰鈷氧化物電池(樣(yàng)品 A)。

七,失(shī)效分(fēn)析與改進建議(yì)

(一)失(shī)效原(yuán)因分(fēn)析(xī)

  1. 樣(yàng)品 A:鋰(lǐ)鈷(gǔ)氧(yǎng)化物電芯在低溫下離子傳導(dǎo)速率下降,導致(zhì)容(róng)量衰(shuāi)減快;高溫下正極(jí)材料(liào)結構(gòu)易(yì)坍(tān)塌(tā),加劇容量損失。

  1. 樣品 C:2C 快充時,電(diàn)池內(nèi)部(bù)產(chǎn)生(shēng)大(dà)量(liáng)焦耳熱(rè),導(dǎo)致電(diàn)解液(yè)分(fēn)解速(sù)度(dù)加(jiā)快,SEI 膜破裂(liè)並(bìng)重(zhòng)新形(xíng)成,消(xiāo)耗活性鋰。

  1. 樣品(pǐn) D:濕熱環境(jìng)下,封裝工藝存在微縫(féng)隙(xì),水(shuǐ)分(fēn)滲(shèn)入電池內部,引發副(fù)反應,導(dǎo)致內阻增(zēng)大。

  1. 樣品 B:磷酸鐵(tiě)鋰(lǐ)材料(liào)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(dìng)性(xìng)好(hǎo),但能量密度較低(dī),限製(zhì)了其(qí)在(zài)高容量需求設(shè)備中的應(yīng)用。

(二)改進(jìn)建(jiàn)議(yì)

  1. 材(cái)料(liào)與工(gōng)藝(yì)優(yōu)化

  • 樣(yàng)品(pǐn) A:采用摻雜(zá)改性的鋰(lǐ)鈷(gǔ)氧(yǎng)化物正(zhèng)極(jí)材料(如摻雜 Al³⁺),提(tí)升結構(gòu)穩定性;優(yōu)化電解(jiě)液配方(fāng),添加低(dī)溫增塑劑(如(rú)碳酸(suān)亞乙烯酯)。

  • 樣品(pǐn) D:改(gǎi)進封(fēng)裝(zhuāng)工藝,采(cǎi)用(yòng)激光焊(hàn)接密(mì)封(fēng),增加(jiā)防水透氣(qì)膜,阻止水分進(jìn)入同時允(yǔn)許(xǔ)氣體排出(chū)。

  1. 充(chōng)放電策略改進

  • 樣品(pǐn) C:開發智能快(kuài)充(chōng)算法(fǎ),當(dāng)電(diàn)池(chí)溫(wēn)度(dù)超過(guò) 40℃時(shí)自(zì)動(dòng)降低充(chōng)電電(diàn)流(liú);設置(zhì)快充(chōng)截止電壓(如(rú) 4.1V,低於常規 4.2V),減少正(zhèng)極材(cái)料(liào)損耗。

  1. 測試(shì)流(liú)程(chéng)強(qiáng)化

建議(yì)企(qǐ)業在量產前增(zēng)加 “高低溫 + 振動 + 快(kuài)充" 的復(fù)合環境測試(shì)(利用(yòng)東莞皓天綜合測試平(píng)台),模(mó)擬(nǐ)使用場(cháng)景;每批(pī)次(cì)電(diàn)池(chí)抽樣進行 1000 次循(xún)環測試,確保(bǎo)批量化產品的(dí)壽(shòu)命一(yī)致性(xìng)。
東(dōng)莞皓天可(kě)提供從電(diàn)池(chí)樣品(pǐn)測試(shì)到(dào)生(shēng)產工藝優化(huà)的全(quán)鏈條服務,包括定(dìng)製化(huà)試(shì)驗方(fāng)案(如高(gāo)海(hǎi)拔(bá)低(dī)氣(qì)壓(yā)環(huán)境模擬)及失(shī)效機(jī)理(lǐ)分析報告(gào)。若需(xū)針對(duì)特定類(lèi)型電池(如(rú)固(gù)態電池(chí))開展測(cè)試(shì),可(kě)聯係技(jì)術(shù)團隊獲(huò)取(qǔ)專(zhuān)項解(jiě)決方(fāng)案(àn)。

以(yǐ)上(shàng)方(fāng)案僅供參考,在(zài)實際試驗過程(chéng)中(zhōng),可(kě)根據具體的(dí)試驗(yàn)需(xū)求,資源條件(jiàn)以(yǐ)及(jí)產(chǎn)品的特性進(jìn)行適當(dāng)調整與(yǔ)優化。


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