能力驗證在鋰離子電池行業(yè)的應(yīng)用

王珊珊，陳宇軍，張思瑤，母志鵬

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

鋰離子電池憑借優(yōu)異的高能量密度和長壽命等優(yōu)點，廣泛的應(yīng)用于電子產(chǎn)品、新能源汽車和儲能行業(yè)，其安全性能一直是行業(yè)的關(guān)注焦點。根據(jù)工信部公布的數(shù)據(jù)，2022 年全國鋰離子電池產(chǎn)量達750GWh，同比增長超過130%，行業(yè)總產(chǎn)值突破1.2 萬億元，鋰離子電池毫無疑問已是我國最具熱門的產(chǎn)業(yè)之一。能力驗證是利用實驗室間比對，按照預(yù)先制定的準則評價參加者的能力。CNAS-RL02：2023《能力驗證規(guī)則》附錄B 規(guī)定，鋰離子電池行業(yè)安全性能等試驗?zāi)芰︱炞C項目所在子領(lǐng)域的最低參加頻次要求是1 次/2 年。本文圍繞能力驗證在鋰離子電池行業(yè)的應(yīng)用，就相關(guān)技術(shù)問題進行探討，為檢測實驗室的可持續(xù)發(fā)展賦能，促進該行業(yè)檢測技術(shù)和質(zhì)量控制水平的提高。

1 鋰離子電池行業(yè)能力驗證現(xiàn)狀

1.1 鋰離子電池行業(yè)能力驗證開發(fā)方向

目前業(yè)內(nèi)主要圍繞鋰離子電池產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)能力驗證，并側(cè)重于安全和性能兩方面。其中消費電子產(chǎn)品包括手機、筆記本電腦等電子數(shù)碼產(chǎn)品以及動力領(lǐng)域包括新能源汽車、電動自行車等均圍繞能量密度安全性及電性能方面開發(fā)；儲能領(lǐng)域主要圍繞儲存和穩(wěn)定性及電性能方面開發(fā)，如圖1 所示。

圖1 鋰離子電池行業(yè)能力驗證開發(fā)方向

1.2 業(yè)內(nèi)已實施過鋰離子電池行業(yè)能力驗證計劃介紹

目前業(yè)內(nèi)已實施過鋰離子電池行業(yè)能力驗證計劃介紹，如表1 所示。

表1 業(yè)內(nèi)已實施過鋰離子電池行業(yè)能力驗證計劃

1.3 鋰離子電池行業(yè)典型能力驗證計劃項目介紹

由表1 易知，鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃項目開展年限較長，同時該項目也是行業(yè)熱點，適用的實驗室領(lǐng)域較為廣泛，故本文選取該項目作為行業(yè)典型能力驗證計劃項目進行介紹。

1.3.1 鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃參加實驗室地域分布

本文整理了某能力驗證提供者組織的近5 次鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃參加實驗室地域分布情況，如圖2 所示，參加實驗室主要分布于廣東、福建、北京、江蘇、上海等鋰離子電池產(chǎn)業(yè)聚集地，覆蓋我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的主要集中區(qū)域。

圖2 參加實驗室地圖分布圖

1.3.2 鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃歷年不滿意率

根據(jù)某能力驗證提供者組織的近5 次鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃結(jié)果統(tǒng)計顯示，不滿意率情況如圖3 所示。

圖3 近五次鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C不滿意率

1.3.3 鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃主要不滿意原因

1.3.3.1 實驗室未按要求控制試驗環(huán)境

能力驗證計劃指導(dǎo)書及標準均對試驗環(huán)境進行了要求，在調(diào)查表中也針對試驗前后的環(huán)境溫度進行了詢問，但是仍有個別實驗室在試驗時偏離指導(dǎo)書要求，其測試結(jié)果為不滿意，說明在本次試驗中環(huán)境溫度的偏離可能會對測試結(jié)果造成影響。

1.3.3.2 實驗室未選擇合適的設(shè)備

測試標準對試驗設(shè)備有嚴格要求，包括電壓和電流準確度不低于±0.5 %，恒流或恒壓模式下電流和電壓的變化應(yīng)在±1 %范圍內(nèi)，時間準確度不低于±0.1 %，溫度準確度不低于±0.5 ℃。個別實驗室未選擇合適的設(shè)備，從而造成的測試結(jié)果不滿意。

1.3.3.3 實驗室未將電池與充放電設(shè)備正確連接

電池與充放電設(shè)備連接方式是影響測試結(jié)果的重要因素。電池充放電所用到的各類夾具的配備也是試驗結(jié)果滿意的關(guān)鍵。根據(jù)實驗室返回的調(diào)查表結(jié)果顯示，某結(jié)果不滿意實驗室將電池與充放電設(shè)備連接時，額外接入線和萬能夾，這樣會引入過多的電阻，很可能是其不滿意的原因。

1.3.3.4 實驗室充放電程序設(shè)置有誤，嚴重偏離指導(dǎo)書要求

個別實驗室在進行鋰離子電池放電性能試驗時，沒有按照指導(dǎo)書要求進行充放電程序設(shè)置，造成測試結(jié)果不滿意。

2 如何利用能力驗證提升鋰離子電池檢測能力

2.1 鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃技術(shù)建議

2.1.1 嚴格控制試驗環(huán)境

實驗室應(yīng)具備標準中要求的設(shè)施和環(huán)境條件并采取有效的控制措施：

1）需要控制和記錄可能影響檢測結(jié)果的試驗環(huán)境條件，如溫度和相對濕度。

2）電池測試對于環(huán)境較為敏感，應(yīng)該選擇恒溫房或者溫箱，以便消除環(huán)境條件的對電池測試結(jié)果的影響。

2.1.2 選擇合適的測試設(shè)備

建議實驗室根據(jù)標準要求及樣品參數(shù)選擇精度和量程適宜的測試設(shè)備進行試驗，消除設(shè)備對電池測試結(jié)果的影響。

定期通過外校的方式對測量設(shè)備進行計量校準，并對每次計量校準報告的結(jié)果進行確認，確保設(shè)備的準確度滿足實際使用及標準要求。

2.1.3 選擇正確的連接方式

確保電池與設(shè)備接觸良好，建議盡量以擠壓方式接觸電池的正負兩極，并且要保證接觸面無銹蝕、緊密結(jié)合無松動;當(dāng)使用焊接時，設(shè)備接觸端口盡量靠近電池正負極;需要外接導(dǎo)線進行電池測試時，應(yīng)評估接線操作引入的阻抗對測試結(jié)果的影響。

2.1.4 測試步驟需嚴格按照指導(dǎo)書要求進行

實驗室測試步驟需嚴格按照指導(dǎo)書要求進行，同時需制定正確的設(shè)備操作規(guī)程，確保測試人員的操作規(guī)范性。

2.2 組織鋰離子電池行業(yè)能力驗證的意義

2.2.1 識別鋰離子電池實驗室在同行中水平

在鋰離子電池試驗操作流程規(guī)范的情況下，Z 比分數(shù)在一定程度上能體現(xiàn)實驗室在該輪能力驗證計劃中的檢測水平，鋰電池企業(yè)可依據(jù)此識別自身在同行中的水平。

2.2.2 提升鋰離子電池從業(yè)人員能力

為鋰離子電池試驗操作人員提供實踐機會，加深其對標準的理解，具有綜合性的培訓(xùn)功能：

1）對于鋰離子電池實驗室新的或者不經(jīng)常開展的測試方法，參加能力驗證計劃可幫助實驗室評估該測試方法的可行性。

2）為鋰離子電池實驗室在應(yīng)用新的測量方法前提供數(shù)據(jù)參考。

3）能力驗證計劃基于其總體結(jié)果一般會給出關(guān)于測試方法、數(shù)據(jù)解釋、不確定度評估等方面的信息。

2.2.3 改進鋰離子電池實驗室風(fēng)險管理水平

在能力驗證中，如果實驗室的結(jié)果與指定值存在明顯的差異，實驗室應(yīng)該立即調(diào)查潛在誤差或者不滿意結(jié)果的來源盡快識別存在的問題并啟動糾正與預(yù)防措施。相反，如果沒有參加能力驗證，實驗室就可能發(fā)現(xiàn)不了這些誤差來源，無法采取相應(yīng)的糾正措施，因此，實驗室把參加能力驗證作為一種風(fēng)險管理和質(zhì)量改進的工具，是至關(guān)重要的。

3 能力驗證在鋰離子電池行業(yè)中的應(yīng)用愿景

3.1 能力驗證具備很大的發(fā)展?jié)摿?/h3>

隨著電動汽車、可穿戴設(shè)備和移動設(shè)備等的普及，鋰離子電池行業(yè)正處于快速發(fā)展階段。而能力驗證作為一種質(zhì)量控制和技術(shù)進步的手段，也逐漸在該行業(yè)中得到應(yīng)用并具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2 能力驗證能夠增加鋰離子電池行業(yè)的競爭力

能力驗證能夠增加鋰離子電池行業(yè)的競爭力。隨著鋰離子電池市場的競爭越來越激烈，各制造商都在追求產(chǎn)品的差異化和卓越性能。通過參與能力驗證，制造商可以獲得自己產(chǎn)品的準確評估和驗證結(jié)果，進而宣傳和推廣產(chǎn)品的獨特賣點，提升產(chǎn)品的競爭力和市場地位。

3.3 能力驗證在鋰離子電池行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用愿景

通過能力驗證，可以提高鋰離子電池的生產(chǎn)質(zhì)量、推動技術(shù)的進步、增加行業(yè)競爭力、建立信任和合作關(guān)系等，為行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新注入新的活力。隨著技術(shù)的不斷進步和市場的不斷需求，相信能力驗證將在鋰離子電池行業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。

4 結(jié)論

本文結(jié)合組織實施的鋰離子電池放電性能試驗?zāi)芰︱炞C計劃常見不滿意原因進行分析，并針對性地給出了技術(shù)建議。就鋰離子電池行業(yè)能力驗證現(xiàn)狀及參加能力驗證的作用和能力驗證在鋰離子電池行業(yè)中的應(yīng)用愿景展開探討，旨在為檢測實驗室的可持續(xù)發(fā)展賦能，促進該行業(yè)檢測技術(shù)和質(zhì)量控制水平的提高。