三電極高精度解耦分析：破解快充下鋰電池析鋰風(fēng)險，打造車用電池新安全標(biāo)準(zhǔn)
來源：Chroma銷售服務(wù)中心
發(fā)布時間：2025-09-26
編輯：清風(fēng)
隨著電動車技術(shù)發(fā)展進入快充時代，鋰離子電池在高倍率充電下的安全與壽命挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻。其中最受關(guān)注的問題之一，就是「鋰析出」（Lithium Plating）現(xiàn)象——當(dāng)充電電流過大或溫度偏低時，鋰離子無法有效嵌入負(fù)極，而是在石墨表面形成金屬態(tài)鋰，進一步引發(fā)容量退化、SEI層增厚，甚至可能導(dǎo)致內(nèi)短路與熱失控。面對這類潛藏于微觀反應(yīng)層級的安全風(fēng)險，傳統(tǒng)鋰電池的二電極架構(gòu)所能提供的電壓-容量數(shù)據(jù)無法獨立區(qū)分正負(fù)極行為，使得析鋰機制難以被準(zhǔn)確辨識。此時，三電極測試架構(gòu)的優(yōu)勢便顯得格外重要。解耦觀測電極行為，精準(zhǔn)對焦析鋰區(qū)域
三電極系統(tǒng)透過引入一支不通電流的參考電極（Reference Electrode, RE），可穩(wěn)定量測正極與負(fù)極相對于 RE 的電位，將原本耦合在一起的正極和負(fù)極的反應(yīng)加以解構(gòu)(如下圖一)。這樣的設(shè)計便于研究者獨立觀察正負(fù)極在快速充電過程中的電位偏移、極化行為、阻抗變化與電化學(xué)不穩(wěn)定性，特別是針對負(fù)極是否出現(xiàn)異常電位下探至接近 0V vs. Li/Li?、極化增加，進而推估是否有鋰金屬析出跡象。
▲圖一、二電極電池與三電極電池系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
快充鋰析出機制研究：三電極系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)與解析需求
車廠與電芯廠的研究單位在進行三電極鋰析出（Lithium Plating）實驗時，主要目的是厘清鍍鋰的臨界條件與發(fā)生邊界。實驗常透過調(diào)變充電倍率、電壓截止點、操作溫度，或仿真實際工況下的充放電循環(huán)，誘發(fā)電池內(nèi)部老化，并觀察負(fù)極相對于參考電極的電位變化。美國電化學(xué)會(The Electrochemical Society, ECS)期刊中，Wenlong Xie, Shichun Yang等人透過將鋰電池解耦成三電極電池進行不同C-rate下的快速充電[1]，觀察陽極電位在鋰析出程度上的差異(下圖二)。
▲圖二、CC-CV充電其中陽極上鋰析出過電動勢的演變示意圖
Chroma 三電極高精度測試方案：鋰析出研究的理想工具
Chroma 開發(fā)A172013電壓型數(shù)據(jù)記錄器(如下圖三)，可為鋰析出的研究需求提供良好的測試解決方案。A172013內(nèi)部采用24bit的ADC，搭配內(nèi)建6個電壓文件位，最高可解析出μV級別的電壓變化，有效地辯證負(fù)電極的鋰析出發(fā)生邊界，并具備高達±0.015% of F.S.量測精度，保障長時間測試精準(zhǔn)，同時一臺單機集成了16個獨立量測信道，可同步進行數(shù)據(jù)擷取不延遲。搭配Chroma 17216M-10-6充放電測試系統(tǒng)，該機種內(nèi)建6A/200mA/6mA/200μA 4個電流量測檔位，特別適用于實驗室型的鈕扣型、小型軟包、18650圓柱型等三電極電池。透過 Chroma 整合式測試平臺，研究人員可精準(zhǔn)辨識析鋰風(fēng)險與衰退機制，進而優(yōu)化的電池配方與設(shè)計。
▲圖三、17216M-10-6搭配A172013系統(tǒng)集成照
進一步了解 Chroma 17216M-10-6充放電測試機種，搭配A172013電壓型數(shù)據(jù)記錄器的三電極解耦測試系統(tǒng)功能，請到Chroma官網(wǎng)并留下您的需求，我們將竭誠為您提供技術(shù)支持。[1]Source: Wenlong Xie, Shichun Yang, Journal of The Electrochemical Society, (170), 2023
