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前 言

在電化學領域，電池測試設備是研究和開發(fā)新型電池技術的關鍵工具。隨著新能源技術的飛速發(fā)展，高精度測試設備在電池測試中的重要性愈發(fā)凸顯。充放電設備主要用于鋰電池的一致性、安全性、功能性和可靠性的測試與評估，是鋰電池生產(chǎn)、研發(fā)、應用等階段不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

今年5月8日，工信部公開征求了對鋰電池行業(yè)規(guī)范條件及公告管理辦法的意見，旨在引導企業(yè)減少單純擴大產(chǎn)能的制造項目，強調(diào)技術創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量。市場已經(jīng)推動電池產(chǎn)業(yè)從以“數(shù)量”為主的競爭轉(zhuǎn)向以“質(zhì)量”為導向的競爭。作為新能源行業(yè)的剛需產(chǎn)品，充放電設備如何幫助電池行業(yè)完成質(zhì)的飛躍，為行業(yè)良性發(fā)展提供有效支撐？

充放電設備為什么要高精度？

在電池的開發(fā)與優(yōu)化過程中，測試數(shù)據(jù)的準確性直接影響研究結(jié)果的可靠性。高精度電池測試設備能夠提供精確的電化學參數(shù)，幫助研究人員深入了解電池內(nèi)部的物理和化學變化。這些變化通常非常微小，只有通過高精度的測試設備才能被精確捕捉。

精確的電流與電壓測量

在電池充放電過程中，電流和電壓的變化是表征電池性能的基本參數(shù)。高精度的電流與電壓測量不僅能確保數(shù)據(jù)的真實性，還能幫助研究人員發(fā)現(xiàn)潛在的性能問題，如微小的電壓波動可能預示著電池壽命的衰減。

目前市面上量產(chǎn)的設備精度多為千分之一或萬分之五，主要用于電芯的循環(huán)測試驗證。對于充放電設備，電壓和電流的精度通常涉及兩個方面：控制精度和測量精度。盡管兩者相關，但它們有不同的意義和改進方法。

通俗來講，設備就是器件的堆疊，再用特定的邏輯控制來實現(xiàn)想要的功能，好的器件選取不僅能夠提升設備精度，而且能夠確保設備長期的穩(wěn)定性。精度高，穩(wěn)定性好的充放電設備一定是在器件選型階段做了大量的成本投入，這就是為什么超高精度充放電（UHPC）價格是普通充放電設備的數(shù)十倍之多。

控制精度：控制精度是指設備能夠精確地調(diào)節(jié)并保持目標電壓或電流的能力。這決定了設備在充放電過程中能否按照設定的值進行操作，而不偏離目標值。這里的關鍵是設備硬件的控制能力，它通過高精度數(shù)字信號處理器（DSP）或微控制器來實現(xiàn)電壓和電流的精準控制。硬件設計涉及多個方面，例如精密電源和控制回路的設計，可以有效減少噪聲和干擾，確保設備能夠快速響應并穩(wěn)定在設定值上。此外，使用低溫漂和低時漂電阻、精密電容器等高質(zhì)量元器件，可以有效減少因溫度變化和老化等因素引起的誤差，這就是大家常聽到研發(fā)人員講的所謂的器件的“溫漂和時漂”。

測量精度：測量精度是指設備在測量實際電壓或電流時，能夠接近真實值的程度。這反映了設備測量系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性。這里的關鍵字是“設備測量系統(tǒng)”，也就是用戶在控制軟件上實際讀取的數(shù)據(jù)。理解這一點的邏輯是：硬件首先通過高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后上傳給軟件供用戶讀取和使用。要實現(xiàn)高測試精度，需要優(yōu)化測量電路，減少測量過程中引入的噪聲和誤差。例如，采用四線制測量方式可以消除導線電阻的影響。此外，用戶在實際使用中應定期對設備的通道進行校準，而校準本身就是對由于設備硬件的時漂和溫漂造成的控制誤差進行的測量精度的驗證和調(diào)整。

精度和重復性標靶圖

在實際應用中，控制精度和測量精度都非常重要?？刂凭却_保設備能準確執(zhí)行操作，測量精度則保證了反饋信息的準確性，從而為設備的進一步控制提供可靠的數(shù)據(jù)。

如果你閱讀充放電設備的規(guī)格書，會發(fā)現(xiàn)每個廠家對于精度的定義都不一樣，很多情況下只標明了一個精度參數(shù)。這種情況下，其實精度指的是測試精度，因為這是作為用戶直接可以觀測并且驗證的參數(shù)。元能科技作為一家專業(yè)的鋰電檢測設備供應商，多年來深耕設備開發(fā)，積累了豐富的客戶需求和痛點經(jīng)驗。充放電產(chǎn)品的開發(fā)正是為了應對客戶不斷提升的標準，并為客戶提供量身定制的服務。我們目前開發(fā)的設備配備有8個萬分之一精度的測試通道，集成了CV（循環(huán)伏安）和EIS（交流阻抗譜）等電化學模塊，可將CV或EIS測試工步同步編入循環(huán)測試工步內(nèi)，便于客戶進行長循環(huán)的CV或EIS監(jiān)測。

元能電池測試系統(tǒng)

集成式軟件工步編輯

高精度測試如何能為電池研究提供幫助？

對于高精度充放電設備的應用場景其實千變?nèi)f化，毫不夸張地說"一千個用戶眼中有一千個哈姆雷特" ，但歸根結(jié)底是為了解決三個問題。

1.提升能量密度：通過精確測試新材料的容量、電壓平臺和循環(huán)壽命，研究人員可以找到提升電池能量密度的最佳方案，從而推動更高效、更持久的電池問世。

2. 提高安全性：高精度的測試設備可以捕捉到電池內(nèi)部潛在的安全隱患，如過充、過放或熱失控現(xiàn)象。通過精確分析這些數(shù)據(jù)，可以改進電池設計，提高電池的安全性，避免事故發(fā)生。

3. 延長使用壽命：電池的衰減機制復雜且多樣化。通過高精度的長時間循環(huán)測試和阻抗分析，研究人員可以深入了解電池的老化過程，找到延長電池壽命的有效方法。其實元能的小伙伴之前有做過專門的公眾號文章來解釋這些應用場景，大家如果感興趣的話，歡迎移步至：“走進電化學 | 高精度充放電測試對鋰電池壽命預測的意義”進行閱讀。

結(jié) 語

作為設備研發(fā)的行業(yè)從業(yè)者，小編深知技術創(chuàng)新對于數(shù)據(jù)精準性的重要性。看到越來越多的精密設備被國產(chǎn)設備替代，感受到了行業(yè)的進步。然而，如何保證設備長期穩(wěn)定的精準測試仍是一個系統(tǒng)性課題。雖然國內(nèi)設備技術進步顯著，但仍有客戶因“國產(chǎn)”設備問題而轉(zhuǎn)向國外品牌，即使要支付更高的價格。新能源行業(yè)內(nèi)卷嚴重，從積極層面看，技術內(nèi)卷幫助中國新能源行業(yè)實現(xiàn)了不少“彎道超車”，讓企業(yè)站在了世界舞臺。然而，保持領先地位的關鍵在于技術創(chuàng)新。超越別人不是終點，關鍵在于做得更好。最后，向所有新能源行業(yè)的研究者和從業(yè)者致敬，我們有幸在這個日新月異的行業(yè)中為推動行業(yè)進步貢獻力量。小編認為，彎道超車只是途徑，技術沉淀才是長久之計。畢竟，技術不止眼前的茍且，還有詩和遠方的田野，不是嗎？