如何测试锂离子电池的容量？准确测量指南

测试锂离子电池的容量是一个精确的过程，涉及受控的充电和放电循环。为了准确测量，您首先将电池充满电至其最大电压，然后以恒定、已知的电流完全放电，直到达到其最小安全电压。在此放电阶段消耗的总能量就是其测得的容量。

核心原则不仅仅是充电和放电；它关乎标准化。电池的测量容量会根据放电速度而变化，因此可靠的测试需要使用一致且受控的放电速率，即C倍率。

原理：受控的“工作循环”

电池容量是电池可以存储和提供的电荷量。它通常以安培小时 (Ah) 或毫安小时 (mAh) 为单位测量。

可以将其视为电池“油箱”的大小。容量测试精确测量在特定条件下可以从电池中获得多少“燃料”。

基本的测试方法是执行一个完整、仔细测量的循环。

首先，您建立一个已知的“充满”状态。然后，在受控负载下耗尽电池电量，精确测量提取的能量，直到达到已知的“空”状态。

专业的容量测试遵循严格的多步骤过程，以确保准确性和可重复性。

锂离子电池使用称为恒流恒压 (CC-CV) 的方法进行正确充电。

充电器施加恒定电流（CC阶段），直到电池电压升至峰值，通常为4.2V。然后它保持该电压恒定（CV阶段），同时电流自然下降。

电池在达到4.2V的那一刻并非真正充满。您必须等待CV阶段的电流降至较低水平，这称为终止电流。

这通常设置为标称容量的2%到5%（0.02C到0.05C）。在此处结束充电可确保电池始终完全饱和。

这是测量阶段。电池连接到专门的分析仪，该分析仪以特定、稳定的电流耗尽电池电量。

分析仪持续记录电流随时间的变化，直到电池被认为是“空”的。

当电池电压降至制造商规定的截止电压时，电池即为“空”，通常在2.5V至3.0V之间。

将锂离子电池放电至此点以下可能会造成不可逆转的损坏，并存在重大的安全风险。分析仪在此电压下自动停止测试。

C倍率描述了相对于电池最大容量的放电速率。1C倍率是指在1小时内将整个电池放电所需的电流。

对于2,000mAh电池，1C放电速率为2,000mA（或2A）。0.5C速率为1,000mA（1A），2C速率为4,000mA（4A）。

这是最关键的概念。更高的C倍率（更快的放电）将导致更低的测量容量。

这是由于内阻和其他效率低下造成的。快速抽取电流会导致电池电压下降更快，更快达到截止电压，从而使一些能量滞留在内部。

为了获得可与制造商额定值进行比较的结果，您必须使用缓慢、标准的放电速率。

容量评级的行业标准通常是0.2C。这意味着在五个小时内放电电池。使用此速率可最大程度地减少内阻的影响，并提供更宽容和可重复的容量测量。

电池化学对温度高度敏感。在寒冷房间中测试会产生较低的容量读数，而在非常温暖的房间中可能会显示略高的容量，但会加速电池老化。

为获得一致的结果，所有测试都应在稳定、受控的室温下进行（例如，20-25°C 或 68-77°F）。

电池容量不是一个固定数字。它会随着每次充放电循环和时间的推移而永久性下降。容量测试仅提供电池当前健康状态 (SOH) 的快照。

简单地将负载连接到电池并用万用表计时并不是准确的测试。随着电池电压下降，这种方法无法保持恒定电流。

可靠的测试需要专门的电池分析仪或可编程电子负载，它们可以保持恒定电流放电并自动记录结果。

为确保您的测试结果有意义，您必须首先明确您的目标。

通过控制这些变量，您可以从简单的估计转向对电池性能的真实、数据驱动的评估。