生产过程中提高石墨负极扣式电池测试稳定性的具体措施

石墨负极扣式电池因其高能量密度、长循环寿命和良好的安全性，在电子设备及储能领域得到了广泛应用，如在电子设备中，其稳定可靠的性能为便携式设备提供了持久的动力支持；在储能领域，石墨负极扣式电池则成为实现能源高效存储与释放的关键技术之一。但电池的性能评估与产品质量把控高度依赖于测试过程的稳定性，测试稳定性不仅直接影响对电池容量、电压平台等关键性能参数的准确评估，还关系到产品在实际应用中的可靠性与一致性。因此，确保石墨负极扣式电池测试过程的稳定性，对于提升电池整体性能及推动其在各领域的进一步应用具有重要意义。

1 石墨负极扣式电池测试不稳定现象及原因分析

在石墨负极扣式电池的测试过程中，常观察到一些不稳定现象，这些现象对电池性能评估的准确性及产品质量的一致性构成显著挑战。首先，电压波动是较为突出的问题之一，表现为测试过程中电池电压出现非预期的起伏，尤其是在充放电循环中，这种现象可能导致对电池实际容量的误判。其次，容量衰减不一致也是常见的问题，即同一批次电池在相同条件下测试时，其容量衰减速率存在显著差异，这可能与电池内部材料性能的不均匀性有关[1]。

通过成因分析，测试环境温湿度的变化是重要影响因素，温度和湿度的波动会影响电解液的电导率以及 SEI 膜的稳定性，从而导致电池性能的变化。如高温环境可能加速 SEI 膜的分解反应，而低温则可能抑制锂离子的扩散动力学，进而影响电池的充放电效率[2]。不同设备的校准误差或老化程度可能导致测试结果之间存在系统性偏差；电池生产工艺的波动，如原材料质量的不稳定、生产流程参数控制不当等，也可能引入不一致性，进一步加剧测试结果的波动性。

2 提高测试稳定性的具体措施

2.1 优化测试环境

测试环境的稳定性对石墨负极扣式电池的性能测试具有至关重要的影响。环境因素，特别是温度和湿度的变化，能显著影响电池内部的化学反应速率与界面稳定性。温度过高或过低都可能引起电解液粘度变化、SEI膜的分解或生成速度变化，从而导致电压波动、容量波动以及测量结果不的一致性。例如，高温会加速副反应，导致 SEI 膜快速分解，影响充放电效率；而低温则抑制锂离子的迁移，影响电池的能量释放。同时，湿度的变化也会影响电解液的电导率和界面反应，湿度偏高容易引起电解液吸湿，导致电解液性能下降，甚至引起短路或腐蚀现象。为确保测试数据的真实性与可比性，必须采取措施严格控制测试环境的温湿度。采用高精度温湿度传感器实时监测环境指标，与控制系统自动调节空调设备，保持环境参数的稳定。此外，应避免阳光直射、风吹或其他外部干扰，减少环境波动对测试结果的影响。在操作过程中，也应设立专门的隔离区域，防止测试人员携带的水汽、尘埃等对环境造成污染。

2.2 测试设备维护与校准

测试设备任何细微的测量误差都可能导致测试结果偏差，影响电池性能的准确评估和产品质量的判断。因此，定期对测试设备进行科学合理的维护与校准，是保障测试稳定性和数据一致性的核心措施。设备校准主要针对电压、电流、容量等关键参数进行调整和验证，以确保仪器的测量符合国家标准或行业规范。这一过程应由经过专业培训的技术人员操作，采用高精度的校准仪器，进行系统性校准，避免因校准不充分或失误而带来的误差积累。此外，加强检测设备的日常检查和定期的维护保养，日常维护内容包括清洁仪器表面、更换易损件如电极、连接线等，以及检查仪器的工作状态。定期对硬件进行检测，确保所有部件正常工作，及时发现潜在的故障，并采取预防性维护措施。软件系统方面，应保持操作系统和相关测试软件的最新版，定期进行软件更新和漏洞修复，以保障测试操作的稳定性和安全性。软件故障可能导致数据记录错误或测试控制失效，影响测试结果的可靠性。维护和校准工作还应形成制度化管理，每次测试前后都应进行必要的设备检查和校准记录的归档，以便追踪和优化测试流程。

2.3 优化电池生产工艺

2.3.1 稳定原材料质量

原材料的质量波动是影响电池测试稳定性的重要因素，天然石墨作为负极材料，其固定碳比例、灰分含量及水分含量均会对电池性能产生显著影响。例如，高灰分含量可能导致电池内阻增加，从而降低电池的循环稳定性[3]。因此，通过严格控制原材料的质量指标，可以有效提升电池的一致性。此外，一些添加剂的质量也需要严格把控，以确保其在包覆碳层形成过程中发挥稳定作用，进而提高电池的倍率性能和循环寿命。

2.3.2 优化生产流程参数

生产流程中的工艺参数对电池性能的作用至关重要。例如，在天然石墨表面包覆碳层的过程中，碳化温度、时间和硼酸添加量等参数均会影响碳层的孔隙结构和 Li+扩散通道的数量[4]。研究表明，适量的硼酸添加能够在碳层中形成介孔和大孔结构，从而降低 Li+的扩散阻抗，提高电池的倍率性能[5]。同时，石墨化处理能够促进材料的碳微晶结构发育，使低电位平台下嵌入 Li+对容量的贡献更大，从而改善电池的循环性能。因此，通过分析生产流程中各参数对电池性能的具体作用，优化关键工艺参数，可以显著提高石墨负极扣式电池的测试稳定性。

3 建立科学的测试方法与标准流程

建立科学的测试方法与标准流程是提高石墨负极扣式电池测试稳定性的关键环节，在测试过程中，规范的操作能够显著减少因人为因素导致的误差，从而确保测试结果的一致性与可靠性。首先，需制定详细的测试操作规程，明确每一步骤的具体要求，包括测试前的设备检查、样品准备以及测试过程中的参数设置和记录方式。其次，应对测试人员进行系统培训，使其熟练掌握操作规范并理解测试原理，避免因操作不当而影响测试结果。此外，还需建立标准化的测试环境，确保每次测试均在相同的条件下进行，从而减少外界因素对测试结果的影响。

4 结语

石墨负极扣式电池的测试稳定性对于其性能评估、质量控制及广泛应用至关重要，本文深入剖析了测试中存在的不稳定因素，并提出了对应的解决方案。严格控制测试环境，加强设备维护，优化生产工艺，以及建立标准化测试流程等是确保测试稳定性的关键，通过持续的技术进步和工艺优化，才能不断提升电池测试的精确性、可靠性，从而推动石墨负极扣式电池在更多领域的应用和创新。

参考文献

[1]卢健,隋欣梦,郝胜智,王慧慧.锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展[J].表面技术,2022,51(8):135-145.

[2]刘云峰,谭婷,杨乐之,银华杰,梁帆,王双,罗磊,涂飞跃.表面包覆碳层孔隙对石墨负极材料倍率性能的影响[J].矿冶工程,2024,44(1):129-133.

[3]邢宝林,鲍倜傲,李旭升,史长亮,郭晖,王振帅,侯磊,张传祥,岳志航.锂离子电池用石墨类负极材料结构调控与表面改性的研究进展[J].材料导报,2020,34(15):15063-15068.

[4]陆大班,林少雄,胡淑婉,张峥,彭文.锂离子电池石墨负极放热反应研究[J].电源技术,2021,45(3):291-293.

[5]罗小来,吴巧,芦露华.锂离子电池负极材料技术进展[J].当代化工研究,2024,(7):11-14.