Inspection finale des batteries au lithium - Test de vieillissement

Le vieillissement des batteries au lithium est essentiellement un processus de dégradation des performances du système chimique sous l'effet de cycles de charge/décharge ou d'environnements à haute température. Ce vieillissement se traduit par une détérioration de la structure des matériaux d'électrode, une décomposition de l'électrolyte, un épaississement du film SEI, etc. Les tests de vieillissement accélèrent ces réactions afin de raccourcir la durée de l'évaluation. Par exemple, les environnements à haute température (entre 55 °C et 85 °C) peuvent accélérer les réactions secondaires, rendant ainsi des semaines de test équivalentes à des années d'utilisation réelle.

Après l'assemblage des packs de batteries au lithium, un test de vieillissement en chambre de vieillissement est obligatoire avant expédition. Ce test est essentiel pour garantir la sécurité, la fiabilité et la stabilité des performances des packs. Grâce à des tests portant sur la durée de vie, la résistance aux hautes et basses températures, le stockage et des environnements simulés, les défauts potentiels sont détectés en amont afin d'éliminer les produits défectueux et d'assurer la stabilité des performances globales des packs.

Un pack de batteries au lithium est composé de plusieurs éléments tels que des cellules, des cartes de gestion de batterie (BMS)/protection, des connecteurs, des boîtiers et des matériaux auxiliaires. Des défauts invisibles peuvent survenir lors de la fabrication. Ces risques sont difficiles à détecter initialement, mais peuvent rapidement entraîner des défaillances lors de l'utilisation du produit. L'objectif principal des tests de vieillissement est de révéler tous les défauts avant que le pack de batteries ne quitte l'usine : par exemple, des problèmes cachés au niveau des cellules, tels que des micro-courts-circuits, des dommages à la membrane et un détachement de matière active, peuvent présenter une tension et une capacité normales lors des tests initiaux, mais sont susceptibles d'entraîner une chute brutale de capacité, des anomalies de tension, voire des fuites et un gonflement sous l'effet de cycles de charge/décharge ou de températures élevées. Au niveau structurel et des connexions, des problèmes tels que des soudures défectueuses, des connexions desserrées ou une résistance de contact excessive peuvent provoquer la fusion des interfaces et une surchauffe locale du pack de batteries due à l'accumulation de chaleur pendant le vieillissement, et dans les cas les plus graves, une ablation locale ou un emballement thermique. Les cartes de protection BMS peuvent également présenter des défauts tels que des écarts de paramètres, des anomalies d'équilibrage ou des interruptions de communication, qui peuvent être déclenchés par des cycles de charge/décharge anormaux pendant le vieillissement. Grâce à des tests composites réalisés dans de multiples conditions telles que des températures élevées, des cycles de charge/décharge multiples et une période de repos, le processus de vieillissement peut amplifier ces risques de défaillance précoce, permettant un dépistage précis des produits défectueux et empêchant ainsi la mise sur le marché de produits non sécuritaires ou sous-performants et la survenue d'accidents.

Les applications possibles incluent les batteries et systèmes de stockage d'énergie, les alimentations électriques portables d'extérieur, le stockage d'énergie domestique, l'éclairage public solaire, le stockage d'énergie industriel et commercial et les stations de base de communication.

Les performances d'un pack de batteries lithium-ion sont souvent instables en phase initiale. En particulier, le film SEI des cellules peut ne pas être complètement formé, et de légères différences de performances entre les cellules sont inévitables après l'assemblage du pack. Le processus de vieillissement favorise efficacement la stabilisation des performances : le film SEI formé après les premiers cycles de charge/décharge peut être lâche et irrégulier. Des cycles de charge/décharge à faible courant pendant le vieillissement permettent de stabiliser ce film, réduisant ainsi la dégradation de la capacité lors des utilisations ultérieures (et évitant la perte de puissance rapide observée lors des premières mises en service). Même après un contrôle préliminaire, de subtiles différences de capacité et de résistance interne peuvent subsister entre les cellules du pack. Au cours du vieillissement, les cellules les moins performantes verront leur capacité se dégrader plus rapidement, facilitant ainsi un étalonnage ultérieur grâce à la fonction d'équilibrage du BMS et réduisant le risque qu'une seule cellule compromette l'ensemble du pack lors des utilisations ultérieures.

Les packs de batteries au lithium doivent pouvoir s'adapter à divers environnements d'utilisation. Les tests de vieillissement vérifient leur adaptabilité dans différentes conditions en simulant des scénarios réels tels que des températures élevées et basses, un fonctionnement continu et des environnements d'utilisation variés. Par exemple, les batteries automobiles doivent résister à des températures élevées et basses ; les chambres de vieillissement permettent d'effectuer des cycles de température élevés et bas afin de tester l'efficacité de charge/décharge, le taux de rétention de capacité et l'adaptabilité du système de gestion de batterie (BMS) (notamment le déclenchement intempestif de la protection contre les basses températures) du pack de batteries dans des conditions de températures extrêmes. Les batteries de stockage d'énergie nécessitent une stabilité de tension à long terme et un contrôle de l'autodécharge en charge d'entretien afin d'éviter toute perte de puissance rapide ou surcharge lors de leur utilisation réelle.

Les normes internationales et nationales, telles que IEC 62133, UN38.3 et GB/T 31467.3, stipulent clairement que les batteries au lithium doivent subir des tests de vieillissement avant leur expédition. Il s'agit non seulement d'une exigence normative obligatoire, mais aussi d'une mesure essentielle permettant aux entreprises d'assumer leur responsabilité en matière de qualité des produits et de garantir la sécurité des utilisateurs. Forte de plus de 20 ans d'expérience, Guihang New Energy a démontré que les batteries ayant subi des tests de vieillissement rigoureux permettent de réduire le taux de défaillance prématurée de plus de 99 %, contribuant ainsi significativement à améliorer l'expérience et l'utilisation des produits pour les clients, et à renforcer la réputation de la marque.

En résumé, le test en chambre de vieillissement est l'« examen physique ultime » des packs de batteries au lithium avant livraison : bien que cette étape nécessite 1 à 3 jours supplémentaires, elle permet d'éviter les défaillances terminales et les risques pour la sécurité à la source, et constitue un contrôle qualité indispensable et une étape centrale du système de fabrication de l'industrie des batteries au lithium.

Plan de test de Hongda

Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. elle ancre avec précision l'impact fondamental des tests de vieillissement sur la qualité des batteries au lithium et lance une série de produits de test de vieillissement des batteriesConçue pour répondre aux besoins et aux problématiques du secteur, cette gamme de produits intègre une technologie de pointe en matière de contrôle électronique et de détection de haute précision. Elle permet un contrôle des paramètres au micromètre près et reproduit fidèlement l'environnement de charge et de décharge de la batterie en conditions réelles d'utilisation. Sa précision de détection de tension/courant atteint ± 0,05 % de la pleine échelle, avec un temps de réponse dynamique ≤ 10 ms. Ses performances surpassent largement les normes industrielles, garantissant ainsi la précision et la fiabilité des données de test. Les batteries ayant subi des tests de vieillissement poussés peuvent réduire le taux de défaillance prématurée de plus de 99 %, contribuant ainsi à améliorer l'expérience utilisateur et les performances des applications, et à consolider la réputation de la marque. De la recherche et développement à la production en série, l'équipement de vieillissement de batteries Hongda intègre la sécurité à chaque étape du cycle de vie des batteries : il est doté d'un triple système de protection matérielle contre les surintensités, les surtensions, les courts-circuits et les explosions, et assure une sécurité optimale lors des tests. L'utilisation plus innovante de la technologie de rétroaction énergétique, avec une efficacité supérieure à 90 %, permet aux clients de réduire considérablement leurs coûts de consommation d'énergie et de répondre efficacement à la stratégie « double carbone ». Grâce à ses performances exceptionnelles, ce dispositif a permis à de nombreuses entreprises de premier plan, notamment dans les secteurs des véhicules à énergies nouvelles, du stockage d'énergie et de l'électronique grand public, d'améliorer la constance de leurs produits, d'obtenir les certifications ISO/CE, de réduire significativement leurs coûts après-vente et de démontrer la robustesse de leurs produits.