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前 言

在電化學(xué)領(lǐng)域，電池測(cè)試設(shè)備是研究和開發(fā)新型電池技術(shù)的關(guān)鍵工具。隨著新能源技術(shù)的飛速發(fā)展，高精度測(cè)試設(shè)備在電池測(cè)試中的重要性愈發(fā)凸顯。充放電設(shè)備主要用于鋰電池的一致性、安全性、功能性和可靠性的測(cè)試與評(píng)估，是鋰電池生產(chǎn)、研發(fā)、應(yīng)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(duì)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(dǎo)企業(yè)減少單純擴(kuò)大產(chǎn)能的制造項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量。市場(chǎng)已經(jīng)推動(dòng)電池產(chǎn)業(yè)從以“數(shù)量”為主的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向以“質(zhì)量”為導(dǎo)向的競(jìng)爭(zhēng)。作為新能源行業(yè)的剛需產(chǎn)品，充放電設(shè)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(shè)備為什么要高精度？

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

精確的電流與電壓測(cè)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(cè)量不僅能確保數(shù)據(jù)的真實(shí)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(dòng)可能預(yù)示著電池壽命的衰減。

目前市面上量產(chǎn)的設(shè)備精度多為千分之一或萬(wàn)分之五，主要用于電芯的循環(huán)測(cè)試驗(yàn)證。對(duì)于充放電設(shè)備，電壓和電流的精度通常涉及兩個(gè)方面：控制精度和測(cè)量精度。盡管兩者相關(guān)，但它們有不同的意義和改進(jìn)方法。

通俗來(lái)講，設(shè)備就是器件的堆疊，再用特定的邏輯控制來(lái)實(shí)現(xiàn)想要的功能，好的器件選取不僅能夠提升設(shè)備精度，而且能夠確保設(shè)備長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。精度高，穩(wěn)定性好的充放電設(shè)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(jià)格是普通充放電設(shè)備的數(shù)十倍之多。

控制精度：控制精度是指設(shè)備能夠精確地調(diào)節(jié)并保持目標(biāo)電壓或電流的能力。這決定了設(shè)備在充放電過程中能否按照設(shè)定的值進(jìn)行操作，而不偏離目標(biāo)值。這里的關(guān)鍵是設(shè)備硬件的控制能力，它通過高精度數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）或微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓和電流的精準(zhǔn)控制。硬件設(shè)計(jì)涉及多個(gè)方面，例如精密電源和控制回路的設(shè)計(jì)，可以有效減少噪聲和干擾，確保設(shè)備能夠快速響應(yīng)并穩(wěn)定在設(shè)定值上。此外，使用低溫漂和低時(shí)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(shí)漂”。

測(cè)量精度：測(cè)量精度是指設(shè)備在測(cè)量實(shí)際電壓或電流時(shí)，能夠接近真實(shí)值的程度。這反映了設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。這里的關(guān)鍵字是“設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)”，也就是用戶在控制軟件上實(shí)際讀取的數(shù)據(jù)。理解這一點(diǎn)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后上傳給軟件供用戶讀取和使用。要實(shí)現(xiàn)高測(cè)試精度，需要優(yōu)化測(cè)量電路，減少測(cè)量過程中引入的噪聲和誤差。例如，采用四線制測(cè)量方式可以消除導(dǎo)線電阻的影響。此外，用戶在實(shí)際使用中應(yīng)定期對(duì)設(shè)備的通道進(jìn)行校準(zhǔn)，而校準(zhǔn)本身就是對(duì)由于設(shè)備硬件的時(shí)漂和溫漂造成的控制誤差進(jìn)行的測(cè)量精度的驗(yàn)證和調(diào)整。

精度和重復(fù)性標(biāo)靶圖

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

如果你閱讀充放電設(shè)備的規(guī)格書，會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)廠家對(duì)于精度的定義都不一樣，很多情況下只標(biāo)明了一個(gè)精度參數(shù)。這種情況下，其實(shí)精度指的是測(cè)試精度，因?yàn)檫@是作為用戶直接可以觀測(cè)并且驗(yàn)證的參數(shù)。元能科技作為一家專業(yè)的鋰電檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商，多年來(lái)深耕設(shè)備開發(fā)，積累了豐富的客戶需求和痛點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。充放電產(chǎn)品的開發(fā)正是為了應(yīng)對(duì)客戶不斷提升的標(biāo)準(zhǔn)，并為客戶提供量身定制的服務(wù)。我們目前開發(fā)的設(shè)備配備有8個(gè)萬(wàn)分之一精度的測(cè)試通道，集成了CV（循環(huán)伏安）和EIS（交流阻抗譜）等電化學(xué)模塊，可將CV或EIS測(cè)試工步同步編入循環(huán)測(cè)試工步內(nèi)，便于客戶進(jìn)行長(zhǎng)循環(huán)的CV或EIS監(jiān)測(cè)。

元能電池測(cè)試系統(tǒng)

集成式軟件工步編輯

高精度測(cè)試如何能為電池研究提供幫助？

對(duì)于高精度充放電設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景其實(shí)千變?nèi)f化，毫不夸張地說(shuō)"一千個(gè)用戶眼中有一千個(gè)哈姆雷特" ，但歸根結(jié)底是為了解決三個(gè)問題。

1.提升能量密度：通過精確測(cè)試新材料的容量、電壓平臺(tái)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(dòng)更高效、更持久的電池問世。

2. 提高安全性：高精度的測(cè)試設(shè)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(jìn)電池設(shè)計(jì)，提高電池的安全性，避免事故發(fā)生。

3. 延長(zhǎng)使用壽命：電池的衰減機(jī)制復(fù)雜且多樣化。通過高精度的長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)測(cè)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(zhǎng)電池壽命的有效方法。其實(shí)元能的小伙伴之前有做過專門的公眾號(hào)文章來(lái)解釋這些應(yīng)用場(chǎng)景，大家如果感興趣的話，歡迎移步至：“走進(jìn)電化學(xué) | 高精度充放電測(cè)試對(duì)鋰電池壽命預(yù)測(cè)的意義”進(jìn)行閱讀。

結(jié) 語(yǔ)

作為設(shè)備研發(fā)的行業(yè)從業(yè)者，小編深知技術(shù)創(chuàng)新對(duì)于數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性的重要性?？吹皆絹?lái)越多的精密設(shè)備被國(guó)產(chǎn)設(shè)備替代，感受到了行業(yè)的進(jìn)步。然而，如何保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定的精準(zhǔn)測(cè)試仍是一個(gè)系統(tǒng)性課題。雖然國(guó)內(nèi)設(shè)備技術(shù)進(jìn)步顯著，但仍有客戶因“國(guó)產(chǎn)”設(shè)備問題而轉(zhuǎn)向國(guó)外品牌，即使要支付更高的價(jià)格。新能源行業(yè)內(nèi)卷嚴(yán)重，從積極層面看，技術(shù)內(nèi)卷幫助中國(guó)新能源行業(yè)實(shí)現(xiàn)了不少“彎道超車”，讓企業(yè)站在了世界舞臺(tái)。然而，保持領(lǐng)先地位的關(guān)鍵在于技術(shù)創(chuàng)新。超越別人不是終點(diǎn)，關(guān)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(gè)日新月異的行業(yè)中為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。小編認(rèn)為，彎道超車只是途徑，技術(shù)沉淀才是長(zhǎng)久之計(jì)。畢竟，技術(shù)不止眼前的茍且，還有詩(shī)和遠(yuǎn)方的田野，不是嗎？