三電極定電位控制技術:精準建構鋰電池快充策略

13 Apr 2026

隨著電動車能量密度提升與CTP/CTC結構優化,續航焦慮緩解,產業焦點轉向解決快充痛點。BYD與CATL正致力於開發5分鐘快充技術(10-12C),旨在大幅縮短充電時間。三電極電池(3-Electrode Cell)檢測技術則成為驗證快充條件下,電池內部析鋰風險與提升全生命週期安全性之關鍵方法。

傳統三電極測試的技術瓶頸與數據偏差

  • 低效的迭代測試流程: 傳統設備多採用定電流脈衝或步進電流法,需由人工反覆調整倍率並觀察電位響應,這種「試誤法」導致快充邊界建構需耗費數週,嚴重拖累開發時程。
  • 參考電極(RE)壽命與漂移: 鋰金屬 RE 易與電解液發生自發反應。若測試設備具備較大漏電流(Leakage Current),將加速鋰源耗損,導致電位隨時間漂移並失去電化學穩定性,使長期測試數據失效。
  • 量測精準度引發的安全性風險: 傳統儀器在監控負極電位時,若量測精準度與響應速度不足,難以精確捕捉瞬時極化,易導致負極過壓析鋰或因策略過於保守而抑制電池性能 。

定電位控制技術實現高效、零損傷的邊界探測

  • 三電極閉迴路定電位控制: 直接將負極對參考電極電位(VNE-RE )鉗制於安全臨界點,系統依內部傳輸阻力自動、連續地調整輸出電流,將數週的迭代縮短至數日內完成,顯著提升測試效率。
  • 高阻抗與低漏電技術應用: 透過高阻抗量測迴路實現極低漏電流,能有效減少量測過程對參考電極的電荷干擾,降低鋰耗損並延緩電位漂移,確保長循環測試下的數據一致性。
  • 高精準動態邊界捕捉: 藉由高精準度的電位控制與高速採樣能力,系統能即時反映電化學與濃度極化的動態變化,在確保負極零損傷的前提下,精準建構出最真實的析鋰邊界圖(Plating Boundary Map)。


▲圖 1:三電極電池(3-Electrode Cell)測試架構與閉迴路控制路徑示意圖 

高精準度快充研發測試平台之應用價值

為了支援上述精密的電化學分析,Chroma 17010H-6-300Hx系列整合定電位控制方案,提供以下關鍵規格支撐: 

  • 高精準度電位控制與高速採樣: 提供±0.01%F.S.電位控制精度與1ms採樣能力,確保精準鑑別臨界快充電流並規避過壓風險。
  • 關鍵>10GΩ高阻抗技術: 從硬體層面徹底解決參考電極(RE)電位偏移與鋰源耗損問題,大幅提升長期測試的穩定性。 
  • 大功率輸出能力: 具備高達4800A的電流輸出,足以應對大容量電芯在 10-12C 高倍率下的極端需求。
  • 高效研發閉環系統: 支援「動態查表輸出(Look-up Table)」,可將生成的析鋰邊界圖直接導入進行長期的老化驗證,實現從邊界探測到策略驗證的一站式流程。

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Chroma 17010H 系列電池信賴性測試系統