電池壽命試驗(yàn)

1、電池壽命試驗(yàn)電池壽命試驗(yàn)1 1、概述、概述2 2、加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù)、加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù)3 3、加速壽命試驗(yàn)的情況說明、加速壽命試驗(yàn)的情況說明4 4、結(jié)論、結(jié)論關(guān)于進(jìn)行鋰電池加速壽命試驗(yàn)的概述關(guān)于進(jìn)行鋰電池加速壽命試驗(yàn)的概述 對(duì)于智能表計(jì)，無論是電表、水表、氣表，還是熱表，均需要使用電池作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘電源，記憶體后備電源或動(dòng)力電源。而鋰/亞硫酰氯電池（以下簡稱鋰亞電池）已經(jīng)成為各種智能表計(jì)的首選電池品種。因此，對(duì)鋰/亞硫酰氯電池進(jìn)行可靠性研究分析具體有重要意義，其中最關(guān)鍵的是評(píng)估鋰/亞硫酰氯電池貯存壽命，而對(duì)其進(jìn)行長期壽命試驗(yàn)是通常被采用的可靠性評(píng)估手段之一。 然而，長期壽命試驗(yàn)需要較長

2、的時(shí)間，視不同情況可能達(dá)到10年以上，浪費(fèi)人力物力。為了縮短時(shí)間、節(jié)約樣品與費(fèi)用、快速地評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性，就需要做加速壽命試驗(yàn)。 本文主要就是通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)，監(jiān)測研究ER14250電池在不同環(huán)境溫度下的剩余容量變化，計(jì)算該電池的激活能（Ea），從而可以得出該類電池的加速試驗(yàn)壽命模型以及不同溫度下的加速因子。 進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù)進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù) 式中，t為產(chǎn)品的壽命，斜率=Ea/k, 上式表示電池的壽命用MTTF表示時(shí)，In(MTTF)與I/T呈直線 線性關(guān)系，且該直線的斜率為Ea/k， 所以，當(dāng)只考慮溫度應(yīng)力時(shí)， 將三個(gè)或多個(gè)溫度點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的In(MTTF)和（I/T)畫圖， 擬

3、合 直線的斜率就是Ea/K，從而得到Ea試驗(yàn)機(jī)理試驗(yàn)機(jī)理: :阿倫尼烏斯方程阿倫尼烏斯方程Int = a+b(I/T)( 2 )對(duì)式（1）積分后兩邊取對(duì)數(shù)，可以轉(zhuǎn)化為：)/exp(.kTEaAdtdM( 1 ) 進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù)進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù) 在三個(gè)高溫（T1，T2 ，T3 ，T1T2T3 ）下做測試，依據(jù)測試結(jié)果計(jì)算出三個(gè)溫度下產(chǎn)品壽命，然后代入式（2）計(jì)算出此產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的Ea。加速壽命試驗(yàn)的加速因子可以從下式計(jì)算得出： 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法AF=exp(Ea/k)(1/Tu)(1/Ts)式中：Ea 激活能（ev）范圍0.3 1.5ev之間K 玻爾茲曼常數(shù)，K =8.617x

4、10-5ev/kT 絕對(duì)溫度K下標(biāo)u表示常態(tài)，下標(biāo)s表示加速狀態(tài) 加速壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn) 本次試驗(yàn)選取ER14250型鋰/亞硫酰氯電池作為試驗(yàn)對(duì)象。參試樣品從同一批次中抽樣，數(shù)量共60只。分別在25、60和85環(huán)境下進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中定期抽取被測試電池檢測電池的剩余容量。 試驗(yàn)說明試驗(yàn)說明 根據(jù)電池的應(yīng)用特性，在試驗(yàn)中取剩余容量值的變化監(jiān)測電池是否失效，認(rèn)為當(dāng)電池在定時(shí)監(jiān)測時(shí)330負(fù)載恒阻放電容量值小于額定容量的20%就認(rèn)為電池失效，以此統(tǒng)計(jì)出電池失效數(shù)據(jù)，然后用線性外延法計(jì)算出電池在不同溫度下的儲(chǔ)存壽命，即MTTF值（對(duì)于此電池為不可修復(fù)產(chǎn)品，不可采用MTBF），數(shù)據(jù)和計(jì)算過程見

5、表1，其中電池容量為平均值。 加速壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn) 溫度A/儲(chǔ)存時(shí)間/天初始容量/mAh結(jié)束容量/mAh變化率%失效率%絕對(duì)溫度T（T=A+273)I/TMTTF/年In(MTTF)253658218101.3302980.003355760.154.0949 6020081360225.9303330.0030031.609050.5250 856076327563.9803580.00279331.47730.3873 表1 不同溫度下的加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析匯總表說明： 電池在各個(gè)溫度下儲(chǔ)存，均沒有出現(xiàn)失效，其MTTF可以用“線性外延”法來計(jì)算。因?yàn)樵?5 下時(shí)，經(jīng)過365天的儲(chǔ)存，平

6、均容量損失了1.33%，實(shí)際上就是電池的第一年儲(chǔ)存期的年自放電率，外推出變化量達(dá)到失效限80%時(shí)的總儲(chǔ)存時(shí)間為60.15年。即 MTTF=365*80%/1.33%/365=60.15年。同理，用“線性外延”法推出，在60 、85 儲(chǔ)存的電池MTTF分別為1.6905年和1.473年 加速壽命試驗(yàn) 將三個(gè)溫度下對(duì)應(yīng)的In(MTTF)和(I/T)畫圖，在EXCEL中完成作圖擬合直線如下圖所示。圖1 ER14250電池加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果由圖1可見，直線斜率為6959.6。由上式b=Ea/k =6959.6，故Ea=0.6ev。則，在60 下做測試1小時(shí)，相當(dāng)于在20 的加速倍數(shù)為：AF=exp(0.6/8.617x10-5)(1/293)-(1/333)=17.3432這個(gè)結(jié)果與”鋰電池在自然環(huán)境下的可靠性預(yù)計(jì)“文中的結(jié)論17.367十分吻合，也與國外類似的文獻(xiàn)報(bào)道值18接近。 結(jié)語結(jié)語 綜上所述：1、通過高溫加速試驗(yàn)方法可以推算出鋰電池的激活能Ea約為0.6eV，由以上數(shù)據(jù)分析