蓄电池容量衰减是电池性能退化的重要指标，直接影响其使用寿命和可靠性。准确测试与评估容量衰减对电池管理、梯次利用及安全运行至关重要。以下是蓄电池容量衰减的测试与评估方法，涵盖测试原理、步骤、评估指标及优化建议：

### **一、测试方法**
#### **1. 静态容量测试（Standard Capacity Test）**
- **原理**：通过恒流充放电，测量电池实际释放的容量，与额定容量对比计算衰减率。
- **步骤**：
1. **充电**：以恒定电流（如1C）充电至截止电压（如4.2V），转恒压充电至电流降至0.05C。
2. **静置**：静置30分钟至1小时，使电池电压稳定。
3. **放电**：以恒定电流（如1C）放电至截止电压（如2.5V），记录放电时间。
4. **计算容量**：容量（Ah）= 放电电流（A）× 放电时间（h）。
- **适用场景**：实验室环境下的精确测试，适用于新电池或定期维护检测。

#### **2. 动态应力测试（DST）**
- **原理**：模拟实际工况下的充放电循环（如变电流、变温度），加速容量衰减评估。
- **步骤**：
1. 设计动态充放电曲线（如脉冲、阶跃电流）。
2. 循环执行动态工况，记录每次循环后的容量。
3. 分析容量衰减趋势。
- **优势**：更贴近实际应用场景，可评估电池在复杂工况下的衰减特性。

#### **3. 加速老化测试（AAT）**
- **原理**：通过高温、过充/过放等极端条件加速电池老化，缩短测试周期。
- **方法**：
- **高温存储**：将电池置于60°C环境数周，定期测试容量。
- **过充/过放循环**：以超过额定电压/电流充放电，加速副反应。
- **注意**：需控制加速因子，避免电池损坏或安全风险。

#### **4. 电化学阻抗谱（EIS）**
- **原理**：通过测量电池阻抗谱，分析内阻变化与容量衰减的关系。
- **步骤**：
1. 对电池施加小振幅交流信号（如1mV）。
2. 测量不同频率下的阻抗值，绘制EIS曲线。
3. 分析电荷转移阻抗（Rct）、扩散阻抗（W）等参数的变化。
- **优势**：非破坏性测试，可早期预测容量衰减。

### **二、评估指标**
#### **1. 容量衰减率（Capacity Fade Rate）**
- **公式**：衰减率（%）= [(初始容量 - 当前容量) / 初始容量] × 100%。
- **标准**：通常以容量衰减至80%为寿命终点（如锂离子电池）。

#### **2. 循环寿命（Cycle Life）**
- **定义**：电池容量衰减至额定容量80%时经历的充放电循环次数。
- **测试条件**：需明确充放电速率（C率）、温度、截止电压等参数。

#### **3. 内阻增长（Internal Resistance Increase）**
- **测量方法**：通过直流内阻（DCIR）或交流内阻（ACIR）测试。
- **关联性**：内阻增长通常与容量衰减呈正相关，反映电极材料劣化。

#### **4. 自放电率（Self-Discharge Rate）**
- **测试方法**：满充后静置，定期测量电压下降速率。
- **影响**：高自放电率可能加速容量衰减，反映电池内部副反应。

### **三、测试优化建议**
1. **标准化测试条件**：
- 统一充放电速率（如1C）、温度（25°C）、截止电压等参数。
- 避免测试条件波动导致数据偏差。

2. **数据采集与处理**：
- 使用高精度测试设备（如电池测试仪、数据采集系统）。
- 对多次测试结果取平均值，减少随机误差。

3. **模型建立**：
- 基于半经验模型（如Arrhenius方程）预测长期衰减趋势。
- 结合机器学习算法（如LSTM神经网络）分析多因素耦合效应。

4. **安全防护**：
- 测试过程中监控电池温度、电压，避免过充/过放。
- 配备防爆箱、灭火装置等安全措施。

### **四、应用场景**
- **电池研发**：优化材料体系与结构设计，延长循环寿命。
- **梯次利用**：评估退役电池剩余容量，确定二次利用场景（如储能）。
- **故障诊断**：通过容量衰减异常定位电池缺陷（如电极脱落、电解液分解）。

### **五、挑战与趋势**
- **挑战**：
- 不同化学体系（如锂离子、铅酸、钠离子）衰减机制差异大。
- 实际工况下衰减受温度、充放电策略等多因素影响。
- **趋势**：
- 无损检测技术（如超声波、X射线成像）的应用。
- 数字孪生技术模拟电池衰减过程，优化测试方案。

通过系统化的测试与评估方法，可准确量化蓄电池容量衰减，为电池选型、使用策略制定及寿命预测提供科学依据。