锂电池荷电保持测试

发布时间：2026-06-17 00:11:39 • 阅读量： • 来源：中析研究所

技术概述

锂电池荷电保持测试是评估锂电池自放电性能及储存性能的重要检测项目之一，也是衡量锂电池质量稳定性的关键指标。随着新能源汽车、储能系统、便携式电子设备等领域的快速发展，锂电池的应用范围不断扩大，对其性能要求也日益严格。荷电保持能力直接关系到电池在储存过程中的能量损失程度，对用户的实际使用体验有着重要影响。

荷电保持测试的基本原理是通过测量电池在特定环境条件下储存一定时间后的剩余容量，来评估电池的自放电特性。在储存过程中，由于电池内部存在微小的电化学反应和副反应，会导致部分电量的损失。这种自放电现象是所有二次电池共有的特性，但不同类型、不同品质的电池，其自放电速率存在显著差异。

从技术角度分析，锂电池的自放电主要分为物理自放电和化学自放电两种类型。物理自放电主要是由于电池内部存在微短路造成的，如正负极之间的绝缘不良、隔膜缺陷或异物刺穿等；化学自放电则是由于电极材料与电解液之间的副反应引起的，如负极表面SEI膜的重整、电解液的分解等。荷电保持测试能够综合反映这两种自放电的叠加效果。

该测试对于电池制造商而言具有重要的质量控制意义。通过荷电保持测试，可以筛选出存在潜在缺陷的电池产品，如内部微短路、隔膜破损、密封不良等问题。同时，该测试也是电池出厂检验和型式试验的重要组成部分，是确保电池产品一致性和可靠性的必要手段。

从标准体系来看，国内外多项标准对锂电池荷电保持测试提出了明确要求。国际标准IEC 62660系列、国家标准GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》、GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》等均对荷电保持测试的方法和判定准则进行了规范。这些标准的实施为行业提供了统一的测试依据，有利于提升电池产品的整体质量水平。

检测样品

锂电池荷电保持测试的样品范围涵盖各类锂电池产品，包括不同形态、不同化学体系、不同应用场景的电池单体及模组。根据电池形态分类，主要包括圆柱形电池、方形电池和软包电池三大类型，每种形态的电池在结构和封装方式上存在差异，但均可进行荷电保持测试。

按照化学体系划分，检测样品主要包括以下类型：

钴酸锂电池（LCO）：广泛应用于智能手机、笔记本电脑等便携式电子设备
三元锂电池（NCM/NCA）：主要用于电动汽车、电动工具等领域
磷酸铁锂电池（LFP）：广泛应用于储能系统、电动公交车等对安全性要求较高的场景
锰酸锂电池（LMO）：适用于电动自行车、电动摩托车等
钛酸锂电池（LTO）：应用于快速充电、长循环寿命要求的领域
聚合物锂电池：用于超薄电子设备、可穿戴设备等

在样品准备方面，测试前需要对样品进行严格的状态确认。首先，样品应为全新电池或已完成规定循环次数的老化电池，状态明确且可追溯。其次，样品外观应完好无损，无变形、漏液、锈蚀等异常情况。对于模组或电池包样品，还需要确认其内部连接良好，各单体电池之间的一致性满足要求。

样品数量方面，为保证测试结果的统计可靠性，通常要求提供不少于规定数量的平行样品。根据相关标准要求，型式试验一般需要3至5个样品，而出厂检验可适当减少样品数量。样品的容量、标称电压、尺寸、质量等基本参数需要提前测定并记录，作为后续数据分析的基础。

值得注意的是，不同应用领域对电池荷电保持性能的要求存在差异。例如，电动汽车用动力电池对荷电保持能力要求较高，因其直接关系到车辆的续航里程和用户体验；而储能系统用电池虽然对荷电保持也有要求，但相对宽松一些。因此，在进行测试前，需要明确样品的适用标准和判定准则。

检测项目

锂电池荷电保持测试涉及多个检测项目，主要围绕电池在储存前后的容量变化和性能衰减进行评估。以下是主要的检测项目内容：

初始容量测试：在荷电保持测试前，需要对电池样品进行初始容量测定。按照标准规定的充放电制度，将电池完全充电后以额定电流放电至终止电压，记录放电容量作为初始容量值。该数值是后续计算荷电保持率的基准。

储存前状态参数：在电池进入储存阶段前，需要记录以下参数：

开路电压（OCV）：反映电池的荷电状态和内部反应平衡状态
内阻：包括交流内阻和直流内阻，反映电池的极化特性
外观检查：记录电池表面状态，有无鼓胀、变形、漏液等
尺寸和质量：作为储存后对比的基准
环境条件：温度、湿度等

储存条件控制：荷电保持测试需要在特定的环境条件下进行储存。常见的储存条件包括：室温储存（通常为20℃±5℃）、高温储存（如45℃、55℃等）、低温储存（如-20℃、0℃等）以及特定湿度条件下的储存。储存时间根据标准要求有所不同，一般为7天、28天或更长。

储存后参数测试：储存期满后，对电池进行以下测试：

开路电压测量：与储存前对比，评估自放电程度
容量恢复测试：以额定电流放电，测量储存后的剩余容量
容量保持率计算：剩余容量与初始容量的比值
外观复检：检查储存后有无异常变化

容量恢复能力测试：在完成剩余容量测试后，对电池进行再次充电，随后进行放电容量测试，评估电池经储存后的容量恢复能力。该指标反映电池的不可逆容量损失程度，是评估电池储存性能的重要参数。

荷电保持率：这是荷电保持测试的核心评价指标，计算公式为：

荷电保持率（%）=（储存后放电容量/储存前初始容量）×100%

不同标准对不同类型电池的荷电保持率要求不同，一般要求不低于80%或更高。

自放电率计算：通过储存前后容量和开路电压的变化，可以计算电池的自放电率。自放电率通常以每月容量损失的百分比表示，是评价电池储存稳定性的重要指标。

检测方法

锂电池荷电保持测试需要严格遵循标准规定的方法流程，以确保测试结果的准确性和可比性。以下是详细的检测方法介绍：

第一阶段：样品预处理

在进行荷电保持测试前，需要对电池样品进行预处理。首先，将样品置于标准环境条件（通常为20℃±5℃，相对湿度45%-75%）下静置至少2小时，使电池达到热平衡状态。然后检查电池外观，确认无机械损伤、无漏液、无锈蚀等异常情况。记录电池的铭牌信息，包括型号、标称容量、标称电压、额定充放电电流等参数。

第二阶段：初始容量测定

初始容量测定是荷电保持测试的重要基准，需按照以下步骤进行：

按照标准规定的充电方法对电池进行充电。常见方法包括：恒流恒压充电（CC-CV），以额定电流充电至充电终止电压，转恒压充电至电流降至截止电流
充电完成后静置规定时间（通常为1小时或30分钟），使电池达到稳定状态
以额定电流对电池进行放电，放电至标准规定的终止电压
记录放电容量、放电能量、平均电压、放电时间等数据
计算并记录初始容量值，作为后续计算的基准

第三阶段：荷电状态调整

根据测试要求，将电池调整至规定的荷电状态（SOC）。常见要求包括：

满电状态储存：100% SOC
半电状态储存：50% SOC
特定SOC储存：如30%、80%等

SOC调整可通过容量控制法或电压控制法实现。容量控制法根据初始容量值按比例充入相应电量；电压控制法通过调整电池开路电压至对应SOC的电压值来实现。

第四阶段：储存阶段

将调整好SOC的电池放置于规定的储存环境中。储存条件的选择取决于测试目的和适用标准：

常温储存：温度20℃±2℃，相对湿度45%-75%
高温储存：温度45℃±2℃或55℃±2℃，用于加速评估
低温储存：温度0℃±2℃或-20℃±2℃，评估低温储存性能
温度循环储存：在高温和低温之间循环变化，评估温度冲击影响

储存期间需要定期监测并记录环境参数，确保储存条件稳定。储存时间根据标准要求确定，一般为28天，部分快速评估方法可采用7天储存期。

第五阶段：储存后测试

储存期满后，按照以下顺序进行测试：

取出电池，在标准环境条件下静置至少2小时
测量并记录开路电压，与储存前数据对比
检查电池外观，记录有无变化
以额定电流放电至终止电压，记录储存后放电容量
计算荷电保持率
按标准规定对电池进行充电，再放电测量恢复容量
计算容量恢复率

第六阶段：数据分析与报告

测试完成后，对所有数据进行分析处理，计算相关指标，判定测试结果是否满足标准要求。编制检测报告，包含样品信息、测试条件、测试数据、结果判定等内容。

检测仪器

锂电池荷电保持测试需要使用多种专业检测仪器设备，以保证测试数据的准确性和可靠性。以下是主要检测仪器的介绍：

电池充放电测试系统：这是荷电保持测试的核心设备，用于完成电池的充电、放电及容量测试。充放电测试系统通常具备以下功能特点：

多通道独立控制，可同时测试多个样品
电流精度高，一般要求精度在±0.1%FS以内
电压测量精度高，一般要求±0.05%FS以内
支持多种充放电模式，包括恒流、恒压、恒功率等
具备数据采集和实时监控功能
支持过压、过流、过温等多重安全保护

环境试验箱：用于提供储存阶段所需的恒定温湿度环境。主要类型包括：

恒温恒湿试验箱：用于常温常湿或高温高湿储存条件
高低温试验箱：用于高温或低温储存条件
高低温交变湿热试验箱：用于复杂温湿度条件下的测试
温度范围通常为-40℃至+150℃，湿度范围10%RH至98%RH

环境试验箱需要具备良好的温湿度均匀性和稳定性，温度波动度一般控制在±0.5℃以内，湿度偏差控制在±3%RH以内。

电池内阻测试仪：用于测量电池的交流内阻（ACR）或直流内阻（DCR）。内阻是评价电池状态的重要参数，储存前后内阻的变化可以反映电池的老化程度。主要类型包括：

交流内阻测试仪：采用交流信号法，测试速度快，不损伤电池
直流内阻测试仪：采用直流放电法，更能反映电池的实际工作状态
电化学工作站：可进行更详细的阻抗谱分析

数字万用表和高精度电压表：用于测量电池的开路电压。由于荷电保持测试需要精确测量电压变化，因此对电压测量精度要求较高。一般要求：

测量范围覆盖0-10V，适用于各类单体电池
测量精度达到0.1mV级别或更高
输入阻抗高，避免测量过程影响电池状态

电子天平：用于测量电池质量。储存前后质量的变化可以反映电解液挥发或漏液情况。精度要求一般为0.01g或更高。

量具：包括游标卡尺、千分尺等，用于测量电池尺寸。储存前后尺寸变化可以反映电池是否发生鼓胀或变形。

数据采集系统：用于实时采集和记录测试过程中的各种数据。现代充放电测试系统通常已集成数据采集功能，可自动记录电压、电流、温度、时间等参数，并可生成测试曲线和数据报表。

安全防护设备：由于锂电池测试存在一定的安全风险，需要配备必要的安全防护设施，包括：

防爆测试箱或防火测试仓
烟感报警器和温感报警器
灭火装置
个人防护装备
通风排气系统

应用领域

锂电池荷电保持测试在多个领域具有重要的应用价值，是电池产品质量控制和性能评估的关键环节。以下是主要应用领域的详细介绍：

新能源汽车行业：电动汽车用动力电池对荷电保持性能有着极高的要求。当车辆长时间停放不使用时，电池会逐渐自放电，如果荷电保持能力不足，可能导致电量过低影响车辆启动，甚至造成电池过放电损坏。此外，荷电保持性能还直接影响车辆的实际续航里程和用户的使用体验。在动力电池的研发、生产和质控过程中，荷电保持测试是必检项目之一。

消费电子领域：智能手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品所使用的锂电池同样需要进行荷电保持测试。消费者期望电子设备在放置一段时间后仍能正常使用，如果电池荷电保持性能不佳，设备可能需要频繁充电，影响用户体验。因此，消费电子厂商对电池供应商的荷电保持性能有明确的规格要求。

储能系统领域：储能电站、家庭储能系统、通信基站备用电源等应用场景中，锂电池可能长时间处于待机状态，仅在需要时放电使用。荷电保持能力直接影响储能系统的可用性和经济性。如果自放电率过高，系统需要频繁补充充电，增加运维成本。因此，储能用锂电池对荷电保持性能有较高要求。

电动工具和电动自行车：电动工具、电动自行车、电动滑板车等产品在消费者使用场景中，往往存在间歇性使用的特点。用户希望设备在闲置一段时间后仍能正常工作，这就要求电池具有良好的荷电保持性能。该类产品在电池选型和来料检验时，荷电保持测试是重要的评估项目。

医疗设备领域：医疗设备如便携式监护仪、除颤器、胰岛素泵等使用的锂电池对荷电保持性能要求极高。这些设备可能在紧急情况下使用，如果电池因自放电导致电量不足，可能危及患者生命安全。因此，医疗设备用电池通常需要进行严格的荷电保持测试，并设定较高的合格阈值。

航空航天领域：航空航天设备中的锂电池需要在严苛的环境条件下长期储存并保持随时可用状态。由于维护更换成本极高，电池的荷电保持性能至关重要。该领域的测试标准通常更为严格，测试周期也更长。

电池研发与生产：在电池研发阶段，荷电保持测试用于评价新材料、新工艺对电池储存性能的影响。在生产过程中，荷电保持测试作为质量检验项目，用于筛选存在缺陷的产品。通过荷电保持测试，可以发现内部微短路、隔膜缺陷、密封不良等问题，提高产品的一致性和可靠性。

电池回收与梯次利用：在退役电池梯次利用过程中，荷电保持测试是评估电池健康状态的重要手段之一。自放电率过大的电池可能存在内部缺陷，不适合进行梯次利用。因此，荷电保持测试是电池回收利用环节的重要检测项目。

常见问题

问题一：荷电保持测试与自放电测试有什么区别？

荷电保持测试和自放电测试本质上都是评估电池储存性能的方法，但侧重点有所不同。荷电保持测试主要关注电池在储存后的剩余放电能力，通过测量储存前后的容量变化来评价；自放电测试则侧重于测量电池自身损耗电能的速率，通常通过测量储存前后开路电压的变化或容量损失来计算自放电率。荷电保持测试的结果以容量保持率表示，自放电测试的结果通常以月自放电率（%/月）表示。

问题二：荷电保持测试的标准储存温度是多少？

不同的标准对储存温度有不同的规定。一般来说，常温荷电保持测试的标准储存温度为20℃±5℃或25℃±5℃。部分标准也规定了高温储存条件，如45℃或55℃，用于加速评估电池的储存性能。储存温度的选择应根据测试目的和适用标准确定。需要注意的是，储存温度对荷电保持性能有显著影响，温度越高，自放电速率越快。

问题三：荷电保持测试的储存时间多长合适？

储存时间取决于测试目的和适用标准。常见的储存时间包括7天、14天、28天等。国家标准GB/T 31485规定储存时间为7天，IEC标准通常要求28天储存期。储存时间越长，越能准确反映电池的长期储存性能，但测试周期也相应延长。部分企业内部标准可能采用更长的储存时间以进行更严格的筛选。

问题四：荷电保持率多少算合格？

荷电保持率的合格阈值因标准、电池类型、应用场景而异。以电动汽车用动力电池为例，GB/T 31485要求常温7天储存后荷电保持率不低于初始容量的90%，恢复容量不低于初始容量的95%。消费电子用电池一般要求28天储存后荷电保持率不低于80%。具体合格判定应以相关产品标准或客户规格要求为准。

问题五：影响荷电保持性能的主要因素有哪些？

影响锂电池荷电保持性能的因素包括：