标准化电池容量测试是在规定的恒定电流下对电池进行放电，并评估其在达到规定放电终止条件前所输出的电量。在此处介绍的 EN 60 451 第 1 部分方法中，测试采用 I5 电流倍率，参考电解液温度为 30°C。如果实际温度与 30°C 不同，则必须应用每摄氏度 0.6% 的容量修正，使不同测试和批次的结果具有可比性。
温度是容量测量的一部分，而不仅仅是环境因素。要建立有意义的容量基准，必须同时具备受控电流、规定的截止条件、准确的安时积分以及温度归一化。
如何执行标准化容量测试
确定测试条件
将电池连接到实验室电池测试系统，该系统应能够控制放电电流、测量电压、记录温度，并对电流随时间进行积分。
在容量测试开始前，应将电池调整至所需的初始荷电状态，并使其达到稳定且经过测量的温度。适用标准还会规定充电程序、静置时间、放电限制和验收标准。
以规定的恒定电流放电
电池以标准化的 I5 恒流放电倍率进行放电，单位为安培。保持恒定电流至关重要，因为电流变化会改变极化、发热量以及可提取的电量。
测试仪持续调节负载并记录：
- 放电电流
- 端电压
- 电解液或电芯温度
- 经过时间
- 以安时表示的输出容量
在规定的终止点停止
放电持续进行，直到达到标准规定的放电终止电压或条件。随后，测试系统停止放电，以防止过度深度放电导致结果失真。
容量根据电流-时间积分计算：
[ C = \int I(t),dt ]
对于调节准确的恒流测试，该公式近似为：
[ C = I \times t ]
其中，C 为以安时表示的容量，I 为以安培表示的放电电流，t 为以小时表示的放电时间。
记录实际热状态
必须在测试过程中测量温度，而不能只在开始时记录一次。电池放电时，电解液温度可能发生变化，尤其是在较高电流下或测试环境控制不严格时。
所得容量应与相关测试温度关联，通常采用测试程序规定的稳定温度值或指定温度值。
温度补偿为何至关重要
温度会改变可用容量
电解液温度会影响反应动力学、内阻、极化以及活性物质的利用率。因此，即使是完全相同的两块电池，如果在不同温度下进行测试，也可能产生不同的测量容量。
如果不进行补偿，在较高温度下测试的批次可能看起来具有更高的可用容量，而较低温度下测试的批次可能看起来存在缺陷，即使其底层电芯实际上是等效的。
参考温度建立可比性
规定的参考条件为 30°C。当实际测试温度与该数值不同时，必须使用规定的 每摄氏度 0.6% 补偿系数对测量容量进行归一化。
修正必须遵循标准规定的符号约定以及电池类型对应的温度影响方向。重要原则是：将报告值转换为统一的参考条件，而不是直接比较未经修正的原始容量。
补偿将电池性能与测试条件区分开
温度补偿有助于工程师区分以下情况：
- 电池状态的真实变化
- 由温度导致的正常波动
- 测量或环境控制问题
这对于批次验收、生产筛选、电池配组和研发对比尤其重要，因为细微差异可能影响合格/不合格判定或设计结论。
实验室测试系统必须控制的因素
电流精度和稳定性
系统必须在整个放电过程中保持规定的 I5 电流。电流漂移会直接影响测得的放电时间，从而影响计算出的容量。
可编程测试仪还应验证实际电流，而不能仅依赖设定值。
电压截止精度
放电终止点会显著影响报告容量。截止电压过低可能使电池看起来具有过高容量，而截止电压过高则可能导致测试过早终止。
因此，应准确设定电压限制，在适当的连接点进行测量，并在所有测试通道中保持一致。
温度测量与控制
可靠的测试配置应使用能够代表电池实际热状态的温度传感器，并具备足够的采样频率，以捕捉测试过程中的温度变化。
对于精度要求更高的工作，可使用环境试验箱或受控热环境，将电池温度保持在接近参考温度的范围内，从而减少测试后所需的修正量。
同步数据记录
电流、电压、时间和温度应基于统一的时间基准进行记录。这样可以判断容量变化是否与温度偏离、电流偏差、电压不稳定或其他测试事件有关。
容量补偿与充电电压补偿
容量归一化用于修正测试结果
主要测试程序中所述的 每摄氏度 0.6% 系数，用于将测得的放电容量归一化到参考温度。
它用于修正报告结果，使在略有不同的热条件下采集的容量数据能够保持一致地进行比较。
充电控制用于保护电池
充电过程中的温度补偿具有不同的目的。在许多可充电电池系统中，随着温度升高，允许的充电电压或浮充电压会降低。
例如，VRLA 浮充系统通常采用约为每节 −2.5 mV/°C 的负温度补偿系数，而其他化学体系和充电模式则使用不同的数值。这些系数不能替代容量测试的修正系数。
系数取决于化学体系和应用
镍镉、铅酸、锂离子及其他电池系统并不具有完全相同的温度特性。因此，充电电压补偿、放电容量修正、截止限制和热保护措施都必须根据具体化学体系和测试标准进行选择。
实验室系统应支持可配置的测试方案，而不是对所有电池采用一个通用温度系数。
了解其中的权衡
物理温度控制优于仅依赖修正
数学补偿可以提高可比性，但不能完全取代热控制。电池内部的温度可能存在差异，单个传感器也可能无法代表每个电芯或活性区域的温度。
最佳实践是先稳定测试温度，然后应用规定的修正，以补偿剩余偏差。
过度修正可能与不修正一样有害
使用错误的系数、参考温度或符号约定可能造成系统误差。修正算法必须根据适用标准和被测电池化学体系进行验证。
测试报告应同时保留原始测量容量和温度归一化容量，以确保修正过程可追溯和可审计。
充电历史会影响结果
容量测试并不独立于电池此前的充电周期。即使放电尚未开始，不完全充电、过度充电、静置时间不足或调理过程不一致，也可能改变测量结果。
因此，标准化工作流程应控制整个测试序列，而不仅仅是最后的放电步骤。
温度补偿不能防止热损伤
补偿可以使数据更具可比性，但不能使不安全的测试变得安全。高温会加速老化，在恒压条件下增大充电电流，并可能导致易受影响系统发生热失控。
温度报警、电流限制、电压限制和自动关机条件仍然是必要的。
根据目标做出正确选择
可靠的容量测试流程应结合标准测试条件、精密仪器、热控制和透明的数据处理。
- 如果您的主要目标是标准化容量测量：以规定的 I5 恒定电流放电，在定义的电压终止点停止，对电流随时间进行积分，并使用适用的每摄氏度 0.6% 修正将结果归一化至 30°C。
- 如果您的主要目标是质量保证：记录原始电流、电压、时间和温度数据，使每个归一化容量结果都能追溯到原始测试条件。
- 如果您的主要目标是电池研发：使用带环境控制功能的可编程电池循环测试仪，在目标温度范围内表征容量、充电限制和老化情况。
- 如果您的主要目标是安全充电评估：应用基于电池化学体系的温度补偿电压限制和独立热保护，不要将充电系数与容量测试修正系数混淆。
只有在电池的电气响应和热条件得到共同测量、控制和报告时，容量结果才值得信赖。
汇总表：
| 步骤 | 关键操作 | 关键因素 |
|---|---|---|
| 1. 确定测试条件 | 将电池调整至初始状态，并使温度稳定 | 稳定且经过测量的温度，适当的充电/静置 |
| 2. 以 I5 恒定电流放电 | 保持恒定电流并记录数据 | 电流精度和稳定性 |
| 3. 在规定的终止电压处停止 | 在规定电压或条件下停止放电 | 准确的电压截止控制 |
| 4. 对电流进行积分以计算容量 | 计算 C = I × t | 同步数据记录 |
| 5. 应用温度补偿 | 使用 0.6%/°C 将容量修正至 30°C 参考温度 | 正确的符号和经过验证的系数 |
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