| 标准编号 | GB/T 46513-2025 (GB/T46513-2025) | | 中文名称 | 锂离子电池正极材料电化学性能测试 低温性能测试方法 | | 英文名称 | Electrochemical performance test of lithium ion battery cathode materials - Test method for low temperature performance | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H21 | | 国际标准分类 | 77.160 | | 字数估计 | 14,132 | | 发布日期 | 2025-10-05 | | 实施日期 | 2026-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 46513-2025: 锂离子电池正极材料电化学性能测试 低温性能测试方法
ICS 77.160
CCSH21
中华人民共和国国家标准
锂离子电池正极材料电化学性能测试
低温性能测试方法
2025-10-05发布
2026-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国有色金属工业协会提出。
本文件由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。
本文件起草单位:西安亚弘泰新能源科技有限公司、西北有色金属研究院、万华化学集团股份有限
公司、厦门厦钨新能源材料股份有限公司、四川省产品质量监督检验检测院、宜昌邦普循环科技有限公
司、曲靖市德方纳米科技有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司。
本文件主要起草人:刘远见、吴怡芳、刘远立、李文博、刘庚明、叶建初、曾雷英、张喜翠、余海军、李意能、
魏家兴、唐华强、杨凡、吴乔、朱丹丹。
锂离子电池正极材料电化学性能测试
低温性能测试方法
1 范围
本文件描述了锂离子电池正极材料低温电化学性能测试方法。
本文件适用于锂离子电池用钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等正极材料低
温电化学性能的测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 2900.1 电工术语 基本术语
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 18287 移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范
GB/T 20252 钴酸锂
GB/T 31484 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法
3 术语和定义
GB/T 2900.1、GB/T 18287、GB/T 20252和GB/T 31484界定的以及下列术语和定义适用于本
文件。
3.1
充放电 chargeanddischarge
以规定的电流充电至限制电压,转恒压充电;静置一段时间,以规定的电流放电至终止电压的过程。
[来源:GB/T 43092-2023,3.1]
4 符号
下列符号适用于本文件。
C:电池1h放电率额定容量
1C:1h放电倍率对应的电流数值
0.5C:2h放电倍率对应的电流数值
0.2C:5h放电倍率对应的电流数值
0.1C:10h放电倍率对应的电流数值
0.05C:20h放电倍率对应的电流数值
0.02C:50h放电倍率对应的电流数值
5 试剂或材料
5.1 正极材料:如钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等的一种或多种。
5.2 导电剂:导电石墨、炭黑或碳纳米管,电池级。
5.3 正极粘结剂:聚偏二氟乙烯(PVDF),电池级,重均分子量不小于600000。
5.4 正极溶剂:N-甲基吡咯烷酮(NMP),电池级,纯度99.9%,水分含量不大于0.02%。
5.5 正极集流体:铝箔,电池级。
5.6 负极材料:石墨、硅碳、炭黑、碳纳米微球、碳纳米管等。
5.7 负极分散剂:羧甲基纤维素钠(CMC),电池级,主含量不小于99%。
5.8 负极粘结剂:丁苯橡胶乳液(SBR),电池级,固含量40%~55%,pH=6~7。
5.9 负极溶剂:去离子水,电导率不大于10μs/cm。
5.10 负极集流体:铜箔,电池级。
5.11 正极极耳(铝极耳):带极耳胶。
5.12 负极极耳(镍极耳):带极耳胶。
5.13 隔膜:聚烯烃多孔膜,电池级,孔隙率30%~65%,厚度5μm~25μm。
5.14 铝塑膜(锂电池专用):厚度100μm~160μm。
5.15 电解液:由六氟磷酸锂(LiPF6)与混合碳酸酯有机溶剂(碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸
甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC等)以及添加剂等组成的低温电解液,H2O不大于0.002%,HF不大于
0.01%。
6 仪器设备
6.1 真空烘箱:温控范围为室温至250℃,真空度不大于-0.1MPa。
6.2 高温烘箱:温控范围为室温至250℃。
6.3 电子天平:分度值0.01g。
6.4 真空搅拌机。
6.5 涂布机:锂电池专用。
6.6 分切机:锂电池专用。
6.7 模切机:锂电池专用。
6.8 辊压机:锂电池专用。
6.9 测厚仪:量程不小于2mm,精度不低于0.001mm。
6.10 电子天平:分度值0.0001g。
6.11 超声波焊接机。
6.12 卷绕机。
6.13 叠片机。
6.14 铝塑膜成型机。
6.15 平压机。
6.16 顶侧封口机。
6.17 手套箱:惰性气体氛围,水分含量、氧含量分别不大于0.0001%。
6.18 移液枪。
6.19 真空静置箱。
6.20 真空预封机。
6.21 锂离子电池电化学性能测试仪,电压和电流精度不小于量程的0.1%。
6.22 热压化成机:锂电池专用。
6.23 真空二封机。
6.24 低温控制箱:温度控制范围为-40℃至室温。
7 电池的制备
7.1 原材料处理
正极材料(5.1)使用真空烘箱(6.1)进行烘烤,导电剂(5.2)、正极粘结剂(5.3)、负极材料(5.6)、负极
分散剂(5.7)使用高温烘箱(6.2)进行烘烤。
7.2 正极片的制备
制备过程环境露点应不大于-20℃,高电压三元材料的环境露点宜不大于-45℃。配方中正极
材料(5.1)的质量分数为90%~98%,导电剂(5.2)质量分数为1%~5%,正极粘结剂(5.3)的质量分数
为1%~5%。将经过处理的正极材料(7.1)、导电剂(7.1)、正极粘结剂(7.1)、正极溶剂(5.4)使用电子天
平(6.3)称量并使用真空搅拌机(6.4)制备成固含量为50%~75%的正极浆料(固含量参考范围见表
1),使用涂布机(6.5)将正极浆料均匀涂覆到正极集流体(5.5)上并烘干。极片涂层厚度应均匀一致,将
正极片使用分切机(6.6)或模切机(6.7)裁切后,使用辊压机(6.8)进行辊压,使用测厚仪(6.9)测试辊压
时极片厚度,烘烤(推荐烘烤制度110℃±5℃,10h)后的正极片用电子天平(6.10)称重并记录。
7.3 负极片的制备
配方中负极材料(5.6)的质量分数为95%~97%;导电剂(5.2)质量分数为0.5%~1%;负极分散剂
(5.7)质量分数为1.0%~1.5%;负极粘结剂(5.8)质量分数为1.5%~2.5%。将负极材料(5.6)、导电剂
(5.2)、负极分散剂(5.7)、负极粘结剂(5.8)、负极溶剂(5.9)混合制备成固含量为40%~60%的负极浆料
(固含量参考范围见表1)。使用涂布机(6.5)将负极浆料涂覆到负极集流体(5.10)上并烘干。极片涂层
厚度的极差不大于3μm,将负极片使用分切机(6.6)或模切机(6.7)裁切后,使用辊压机(6.8)进行辊
压,使用测厚仪(6.9)测试辊压时极片厚度,烘烤至水分含量不大于0.07%(推荐烘烤制度110℃±
5℃,10h),然后用电子天平(6.10)称重负极片并记录。
表1 不同正极材料的电池制备和测试参数参考范围
材料
正极浆料
固含量
负极浆料
固含量
常温和低温
充电限制电压
常温放电
终止电压
-40℃~-10℃
放电终止电压
钴酸锂 65.0%~75.0% 45.0%~55.0% ≥4.20 2.75 2.50
镍钴锰酸锂 65.0%~75.0% 45.0%~55.0% ≥4.20 2.75 2.50
磷酸铁锂 50.0%~65.0% 45.0%~55.0% ≥3.65 2.5 1.50
7.4 电池的组装
7.4.1 电池组装环境露点应不大于-20℃,高电压三元电池的环境露点宜不大于-45℃。可采用下
列任意一种方法进行。
a) 方形卷绕电芯制备方法:正极片(7.2)和负极片(7.3)分别采用超声波焊接机(6.11)进行正极极
耳(5.11)和负极极耳(5.12)焊接,使用卷绕机(6.12)将正极片(7.2)、负极片(7.3)、隔膜(5.13)
卷绕制成卷绕电芯。
b) 叠片电芯制备方法:使用叠片机(6.13)将正极片(7.2)、隔膜(5.13)、负极片(7.3)、隔膜(5.13)依
次按顺序叠片,使用超声波焊接机(6.11)对叠片电芯进行正极极耳(5.11)、负极极耳(5.12)焊
接制成叠片电芯。
7.4.2 再使用铝塑膜成型机(6.14)将铝塑膜(5.14)制成铝塑壳,将方形卷绕电芯[7.4.1a)]或者叠片电
芯[7.4.1b)]使用平压机(6.15)进行平压,放入铝塑壳后使用顶侧封口机(6.16)进行顶边和侧
边封口。圆柱卷绕电芯直接放入圆柱壳体进行点底焊。然后将电芯放入真空烘箱(6.1)中烘
烤(推荐烘烤制度85℃,36h,每隔4h置换一次干燥气体),于手套箱(6.17)中使用移液枪
(6.18)进行电解液(5.15)注液并使用真空静置箱(6.19)进行静置,使用真空预封机(6.20)进行
预封。
7.5 电池化成和分容
7.5.1 电池的化成
制作好的软包电池使用夹板夹住,使用锂离子电池电化学性能测试仪(6.21)或者热压化成机
(6.22)进行电池化成;圆柱电池使用专用圆柱化成柜进行化成。参考下列流程进行测试:
a) 恒流充电:电流0.05C,充电时间200min;
b) 恒流充电:电流0.1C,充电时间200min;
c) 恒流充电:电流0.2C,充电至限制电压(推荐限制电压为3.9V,磷酸铁锂为3.4V);
d) 静置:10min。
7.5.2 电池的分容
使用真空二封机(6.23)抽气封口,使用锂离子电池电化学性能测试仪(6.21)参考下列流程进行充
放电测试:
a) 恒流充电:恒流充电至限制电压;
b) 恒压充电:终止电流0.05C;
c) 静置:10min;
d) 恒流放电:恒流放电至终止电压;
e) 静置:10min;
f) 重复步骤a)~e),恒流电流值依次使用0.2C、0.5C、1C,完成上述3个电池值的充放电为一
次循环,共循环4次。
注:不同正极材料充电限制电压和放电终止电压见表1。
8 测试
8.1 取样要求
当采用同一组3个平行样重复进行低温测试时,应保证电池在下一次测试前已经在25℃±1℃的
环境下回温不小于24h。
8.2 平行实验
平行做3次试验,取其平均值。
8.3 标准充放电制度
低温测试所涉及的标准充电制度和标准放电制度可参考下列流程进行:
---标准充电制度:先以0.5C的电流恒流充电至充电限制电压,再以恒压方式充电,在恒压过程
中电流降到0.02C即终止充电;
---标准放电制度:以1C电流恒流放电至放电终止电压。
注:不同正极材料充电限制电压和放电终止电压见表1。
8.4 测试条件
低温测试在低温控制箱(6.24)中进行,不同正极材料充电限制电压和放电终止电压见表1,低温测
试推荐的静置时间见表2。
表2 不同容量段的锂离子电池的低温测试推荐的静置时间
容量段
Ah
≤1 >1~5 >5~10 >10~20 >20~30 >30
静置时间
2 4 6 8 10 12
8.5 初始容量
将分容后的电池在25℃±1℃的环境下,以标准充放电制度充放电循环5次,取第3次、第4次、
第5次容量的平均值为初始容量。
8.6 -10℃充电容量
-10℃充电容量推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准放电制度放电至放电终止电压;
b) 在-10℃环境中静置2h~12h;
c) 单体电池在-10℃环境下按0.2C电流恒流充电至充电限制电压,再以恒压方式充电,在恒压
过程中电流降到0.02C即终止充电。
记录单体电池在-10℃环境下的充电容量。
8.7 -10℃放电容量
-10℃放电容量推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
b) 在-10℃环境中静置2h~12h;
c) 单体电池在-10℃环境下按0.2C电流恒流放电至放电终止电压。
记录单体电池在-10℃环境下的放电容量。
8.8-20℃放电容量
-20℃放电容量推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
b) 在-20℃环境中静置2h~12h;
c) 单体电池在-20℃环境下按0.2C电流恒流放电至放电终止电压。
记录单体电池在-20℃环境下的放电容量。
8.9 -30℃放电容量
-30℃放电容量推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
b) 在-30℃环境中静置2h~12h;
c) 单体电池在-30℃环境下按0.2C电流恒流放电至放电终止电压。
记录单体电池在-30℃环境下的放电容量。
8.10 -40℃放电容量
-40℃放电容量推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
b) 在-40℃环境中静置2h~12h;
c) 单体电池在-40℃环境下按0.2C电流恒流放电至放电终止电压。
记录单体电池在-40℃环境下的放电容量。
8.11-20℃低温存储性能
-20℃低温存储性能推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
b) 静置10min;
c) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准放电制度放电,记录其放电比容量(Qf0);
d) 静置10min;
e) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
f) 在-20℃环境中静置28d;
g) 单体电池在-20℃环境下按标准放电制度放电,记录其放电比容量;
h) 在25℃±1℃环境中静置24h,以使电池主体温度到达常温;
i) 单体电池在25℃±1℃环境下按标准充电制度充满电;
j) 静置10min;
k) 单体电池在25℃±1℃的环境按标准放电制度放电,记录其放电比容量(Qf2)。
8.12-20℃低温存储电压衰减率
-20℃低温存储电压衰减率推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电,记录低温存储前的电压(Uf1);
b) 单体电池在-20℃环境中存储15d,在低温控制箱(6.24)中直接测试或在取出后1min内记
录低温存储后的电压(Uf2)。
8.13-20℃低温循环性能
-20℃低温循环性能推荐的充放电制度如下:
a) 单体电池在25℃±1℃的环境下按标准充电制度充满电;
b) 在-20℃环境中静置2h~12h;
c) 单体电池在-20℃环境下按标准放电制度放电,记录其放电比容量;
d) 在-20℃环境中静置10min;
e) 在25℃±1℃环境中静置8h~24h,使电池主体温度达到该温度;
f) 循环步骤a)~e),直至连续3次放电比容量低于低温循环首次放电比容量的80%。
注:其他温度下的低温存储性能、低温存储电压衰减率以及低温循环性能测定的充放电制度参考8.11~8.13,仅对
相应的低温温度进行修改。
9 试验数据处理
9.1 电池的低温存储电压衰减率
电池的低温存储电压衰减率按公式(1)计算:
ηF=
(Uf1-Uf2)×1000
Tf
(1)
式中:
ηF ---低温存储电压衰减率,单位为毫伏每天(mV/d);
Uf1 ---低温存储前电压,单位为伏特(V);
Uf2 ---低温存储后电压,单位为伏特(V);
Tf ---低温存储时间,单位为天(d)。
9.2 电池的低温存储容量保持率
电池的低温存储容量保持率按公式(2)计算:
ηFR1=
Qf1
Qf0
×100% (2)
式中:
ηFR1---低温存储容量保持率;
Qf1---低温存储后第一次放电比容量,单位为毫安时每克(mA·h/g);
Qf0---低温存储前最后一次在25℃±1℃下放电比容量,单位为毫安时每克(mA·h/g)。
9.3 电池的低温存储容量恢复率
电池的低温存储容量恢复率按公式(3)计算:
ηFR2=
Qf2
Qf0
×100% (3)
式中:
ηFR2---低温存储容量恢复率;
Qf2---低温存储完成,恢复25℃±1℃后的第一次放电比容量,单位为毫安时每克(mA·h/g);
Qf0---低温存储前最后一次在25℃±1℃下放电比容量,单位为毫安时每克(mA·h/g)。
9.4 电池的低温循环寿命
电池的低温循环容量保持率按公式(4)计算:
ηn=
Qfn
Qf1
×100% (4)
式中:
ηn ---第n次循环放电比容量......
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