锂电负极材料首次效率测试

锂电负极材料首次效率测试是评估电池负极材料电化学性能的关键检测项目,主要测量首次充放电过程中的库仑效率、容量保持率、不可逆容量损失等参数。测试需在标准环境条件下进行,如25±2°C恒温、50±5%相对湿度,并严格遵循ASTM、ISO、GB/T等国际和国家标准,确保测试结果的准确性和可比性。

原创阅读 02025-08-28工程师CMACNASISO高新技术企业

检测项目

1.首次库仑效率:标准值≥85%,允许偏差±2%,测量首次放电容量与充电容量之比,计算公式为(首次放电容量/首次充电容量)×100%,测试条件为0.1C倍率,25°C恒温。

2.首次放电容量:单位mAh/g,对于石墨负极≥350mAh/g,硅基负极≥420mAh/g,测试电压范围0.005-2Vvs.Li/Li+。

3.首次充电容量:单位mAh/g,与放电容量比较计算效率,充电截止电压4.2V,放电截止电压0.005V。

4.不可逆容量损失:≤10%,表示首次循环中的容量损失,计算为(首次充电容量-首次放电容量)/首次充电容量×100%。

5.电压平台:平均放电电压3.7V,波动范围±0.1V,平台电压稳定性测试。

6.倍率性能:在0.1C、0.5C、1C倍率下容量保持率分别≥95%、90%、80%,测试温度25°C。

7.循环稳定性:100次循环后容量保持率≥80%,500次循环后≥70%,循环条件0.5C充放电。

8.自放电率:24小时自放电率≤5%,72小时自放电率≤10%,测量开路电压变化。

9.热稳定性:热失控起始温度≥150°C,采用差示扫描量热法测定,加热速率5°C/min。

10.交流阻抗:内阻≤50mΩ,频率范围10mHz-100kHz,振幅10mV。

11.压实密度:1.6±0.1g/cm³,压力10MPa下测量,保压时间30秒。

12.比表面积:1-5m²/g,采用BET氮吸附法,脱气温度300°C,时间4小时。

13.振实密度:1.2±0.1g/cm³,使用振实密度仪,振动次数1000次。

14.粒度分布:D50值10-20μm,使用激光粒度分析仪,测量范围0.1-1000μm。

15.化学组成:碳含量≥99%,杂质元素如铁≤0.01%、硅≤0.05%,采用ICP-OES分析。

检测范围

1.天然石墨负极:纯度≥99.9%,灰分≤0.1%,用于高容量锂离子电池,首次效率≥85%。

2.人造石墨负极:结构可控,比表面积1-3m²/g,用于动力电池,循环寿命长。

<极>3.硅碳复合负极:硅含量10-50%,容量≥420mAh/g,用于高能量密度电池,但体积膨胀大。

4.钛酸锂负极:零应变材料,循环寿命≥10000次,用于快充电池,安全性高。

5.硬碳负极:无序碳结构,用于钠离子电池,首次效率≥80%,成本较低。

6.软碳负极:可石墨化碳,成本低,用于消费电子电池,但容量较低。

7.金属锂负极:用于固态电池,测试枝晶生长和安全性,需在惰性气氛中处理。

极>8.氧化物负极:如SnO2,容量高可达700mAh/g,但体积膨胀大,循环性能差。

9.硫化物负极:如MoS2,用于特殊环境电池,具有高理论容量。

10.纳米复合负极:纳米材料增强,如碳纳米管复合,改善导电性和机械强度。

11.预锂化负极:减少首次不可逆损失,效率提升至≥90%,但工艺复杂。

12.涂层石墨负极:表面包覆氧化物或聚合物,改善界面稳定性,减少副反应。

13.复合金属氧化物负极:如Co3O4,高容量,但首次效率低。

14.碳包覆硅负极:硅核碳壳结构,缓解体积膨胀,提高循环稳定性。

15.生物质碳负极:来自可再生资源,环保,但性能多变,需严格测试。

检测方法

国际标准:

ASTME2909-18JianCeTestMethodforDeterminationofInitialCoulombicEfficiencyofLithium-IonBatteryMaterials

ISO12405-1:2011Electricallypropelledroadvehicles—Testspecificationforlithium-iontractionbatterypacksandsystems—Part1:High-powerapplications

IEC626极-1:2018Secondarylithium-ioncellsforthepropulsionofelectricroadvehicles—Part1:Performancetesting

ASTMD3348-22JianCeTestMethodforLithiumInLithium-IonBatteries

ISO18238:2015Spacesystems—Lithium-ionbatteries—Testmethods

ASTMF3019-14JianCeTestMethodforDeterminationofLithiumIonBatteryCapacity

ISO16750-2:2012Roadvehicles—Environmentalconditionsandtestingforelectricalandelectronicequipment—Part2:Electricalloads

IEC61960-3:2017Secondarylithium-ioncellsandbatteriesforportableapplications—Part3:Prismaticandcylindricallithium-ioncellsandbatteriesmadefromthem

ASTME1172-87(2020)JianCeTestMethodsforChemicalAnalysisofBatteryMaterials

ISO1183-1:2019Plastics—Methodsfordeterminingthedensityofnon-cellularplastics—Part1:Immersionmethod,liquidpyknometermethodandtitrationmethod

国家标准:

GB/T18287-2013Generalspecificationforlithium-ionbatteriesformobilephones

GB/T31484-2015Performancetestmethodfortractionbatteryofelectricvehicle

GB/T36276-2018Testmethodsforlithiumionbatteriesforenergystorage

GB/T36672-2018Testmethodsforlithiumionbatterymaterials

GB/T36705-2018Safetyrequirementsforlithium-ionbatteries

GB/T20840.1-2010Lithium-ionbatteriesforelectricvehicles

GB/T30426-2013Testmethodsforchemicalcompositionoflithium-ionbatterymaterials

GB/T31044-201极Testmethodsforelectricalperformanceoflithium-ionbatteries

GB/T31467.1-2015Lithium-iontractionbatterypackandsystemforelectricvehicles—Part1:Testspecificationforhigh-powerapplications

GB/T33709-2017Testmethodsforthermalstabilityoflithium-ionbatteries

检测设备

1.电池测试系统:型号BTS-8000,电压范围0-5V,电流精度±0.05%,最大电流10A,用于充放电测试和效率计算。

2.恒温恒湿箱:型号THC-200,温度范围-40°Cto150°C,湿度控制10-98%RH,精度±0.5°C,用于环境模拟。

3.电化学工作站:型号ECW-5000,支持循环伏安法、阻抗谱,频率范围10μHz-1MHz,电流范围±2A,用于详细电化学分析。

4.扫描电子显微镜:型号SEM-3000,分辨率1nm,加速电压0.5-30kV,用于材料形貌和结构分析。

5.X射线衍射仪:型号XRD-8000,角度范围5-80°,步进0.01°,CuKα辐射,用于晶体相识别。

6.比表面积分析仪:型号BET-300,采用氮吸附法,测量范围0.01-2000m²/g,脱气温度最高400°C。

7.热分析仪:型号TGA-DSC-400,温度范围室温-1200°C,精度±0.1°极,可同时进行热重和差示扫描量热分析。

8.压实密度测试仪:型号PD-200,压力范围0-20MPa,精度±0.005g/cm³,自动记录压力-密度曲线。

9.阻抗分析仪:型号IA-600,频率范围10mHz-10MHz,基本精度±0.1%,用于电池内阻和界面阻抗测量。

10.自放电测试系统:型号SD-300,电压极量精度±0.1mV,采样间隔1分钟,可长期监测电压衰减。

11.激光粒度分析仪:型号LPA-100,测量范围0.1-1000μm,重复性±1%,用于负极材料粒度分布测试。

12.电感耦合等离子体光谱仪:型号ICP-200,元素检测下限0.001ppm,用于化学成分分析。

北检(北京)检测技术研究院【简称:北检院】

  • 报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。
  • 检测周期:7~15工作日,可加急。
  • 资质:旗下实验室拥有CMA/CNAS/ISO资质。
  • 标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。
  • 非标测试:支持定制化试验方案。
  • 售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

QUALIFICATIONS

旗下实验室 · 资质荣誉

CMA / CNAS / ISO 资质齐全,荣誉证书点击可查看大图

{{ groups[lb.g].items[lb.i].t }}({{ lb.i+1 }} / {{ groups[lb.g].items.length }})

具体资质详情请联系工程师

北京实验室 济南实验室 聊城实验室 深圳实验室

热门检测专题