能力驗證在鋰離子電池行業的應用

王珊珊，陳宇軍，張思瑤，母志鵬

（威凱檢測技術有限公司，廣州 510663）

引言

鋰離子電池憑借優異的高能量密度和長壽命等優點，廣泛的應用于電子產品、新能源汽車和儲能行業，其安全性能一直是行業的關注焦點。根據工信部公布的數據，2022 年全國鋰離子電池產量達750GWh，同比增長超過130%，行業總產值突破1.2 萬億元，鋰離子電池毫無疑問已是我國最具熱門的產業之一。能力驗證是利用實驗室間比對，按照預先制定的準則評價參加者的能力。CNAS-RL02：2023《能力驗證規則》附錄B 規定，鋰離子電池行業安全性能等試驗能力驗證項目所在子領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的應用，就相關技術問題進行探討，為檢測實驗室的可持續發展賦能，促進該行業檢測技術和質量控制水平的提高。

1 鋰離子電池行業能力驗證現狀

1.1 鋰離子電池行業能力驗證開發方向

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

圖1 鋰離子電池行業能力驗證開發方向

1.2 業內已實施過鋰離子電池行業能力驗證計劃介紹

目前業內已實施過鋰離子電池行業能力驗證計劃介紹，如表1 所示。

表1 業內已實施過鋰離子電池行業能力驗證計劃

1.3 鋰離子電池行業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能力驗證計劃項目開展年限較長，同時該項目也是行業熱點，適用的實驗室領域較為廣泛，故本文選取該項目作為行業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能力驗證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能力驗證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業聚集地，覆蓋我國鋰離子電池產業的主要集中區域。

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能力驗證計劃歷年不滿意率

根據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能力驗證計劃結果統計顯示，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能力驗證不滿意率

1.3.3 鋰離子電池放電性能試驗能力驗證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境

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

1.3.3.2 實驗室未選擇合適的設備

測試標準對試驗設備有嚴格要求，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在±1 %范圍內，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備，從而造成的測試結果不滿意。

1.3.3.3 實驗室未將電池與充放電設備正確連接

電池與充放電設備連接方式是影響測試結果的重要因素。電池充放電所用到的各類夾具的配備也是試驗結果滿意的關鍵。根據實驗室返回的調查表結果顯示，某結果不滿意實驗室將電池與充放電設備連接時，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置有誤，嚴重偏離指導書要求

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

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能力驗證計劃技術建議

2.1.1 嚴格控制試驗環境

實驗室應具備標準中要求的設施和環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果的試驗環境條件，如溫度和相對濕度。

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

2.1.2 選擇合適的測試設備

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

定期通過外校的方式對測量設備進行計量校準，并對每次計量校準報告的結果進行確認，確保設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、緊密結合無松動;當使用焊接時，設備接觸端口盡量靠近電池正負極;需要外接導線進行電池測試時，應評估接線操作引入的阻抗對測試結果的影響。

2.1.4 測試步驟需嚴格按照指導書要求進行

實驗室測試步驟需嚴格按照指導書要求進行，同時需制定正確的設備操作規程，確保測試人員的操作規范性。

2.2 組織鋰離子電池行業能力驗證的意義

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范的情況下，Z 比分數在一定程度上能體現實驗室在該輪能力驗證計劃中的檢測水平，鋰電池企業可依據此識別自身在同行中的水平。

2.2.2 提升鋰離子電池從業人員能力

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，具有綜合性的培訓功能：

1）對于鋰離子電池實驗室新的或者不經常開展的測試方法，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用新的測量方法前提供數據參考。

3）能力驗證計劃基于其總體結果一般會給出關于測試方法、數據解釋、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險管理水平

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

3 能力驗證在鋰離子電池行業中的應用愿景

3.1 能力驗證具備很大的發展潛力

隨著電動汽車、可穿戴設備和移動設備等的普及，鋰離子電池行業正處于快速發展階段。而能力驗證作為一種質量控制和技術進步的手段，也逐漸在該行業中得到應用并具有很大的發展潛力。

3.2 能力驗證能夠增加鋰離子電池行業的競爭力

能力驗證能夠增加鋰離子電池行業的競爭力。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品的準確評估和驗證結果，進而宣傳和推廣產品的獨特賣點，提升產品的競爭力和市場地位。

3.3 能力驗證在鋰離子電池行業中具有廣闊的應用愿景

通過能力驗證，可以提高鋰離子電池的生產質量、推動技術的進步、增加行業競爭力、建立信任和合作關系等，為行業的發展和創新注入新的活力。隨著技術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中發揮更加重要的作用。

4 結論

本文結合組織實施的鋰離子電池放電性能試驗能力驗證計劃常見不滿意原因進行分析，并針對性地給出了技術建議。就鋰離子電池行業能力驗證現狀及參加能力驗證的作用和能力驗證在鋰離子電池行業中的應用愿景展開探討，旨在為檢測實驗室的可持續發展賦能，促進該行業檢測技術和質量控制水平的提高。