Avec le développement des nouvelles technologies énergétiques et l'amélioration de la prise de conscience environnementale, les véhicules à batterie sont désormais un spectacle courant dans la vie quotidienne. Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les véhicules électriques se chargent plus lentement et se déchargent plus rapidement en hiver ? Cela affecte-t-il la durée de vie de la batterie ? Pourquoi certains véhicules électriques ont-ils également une performance stable à -20℃ ?

Cela est étroitement lié à une étape clé dans la recherche et le développement : le test de batterie à basse température. Qu'est-ce que le test de batterie à basse température ? Pourquoi fait-on cela ? Que se passe-t-il lorsque la batterie gèle ? Comment se déroule le test de congélation ? Cet article dévoile le mystère des tests de batteries pour vous.

Pourquoi congeler la batterie ?

Le test de congélation des batteries sert à simuler les conditions de basse température qui peuvent être rencontrées dans une utilisation réelle. En Amérique du Nord, en Europe du Nord, en Russie et dans d'autres endroits, les températures en hiver sont très basses, ce qui peut rendre difficile le démarrage des véhicules électriques. Dans les équipements de transport en chaîne froide et certains équipements d'exploration polaire, le système de la batterie peut tomber en panne ou même provoquer un court-circuit en raison des basses températures.

Afin d'éviter que ces problèmes ne se produisent lors de l'utilisation, les chercheurs et développeurs doivent comprendre à l'avance leur performance à basse température. Il faut évaluer la résistance au froid des matériaux, la durée de vie des batteries, les réactions chimiques internes et les valeurs critiques de température basse.

Que se passe-t-il lorsque la batterie gèle ?

Comment se comporte une batterie dans des environnements à basse température ? Voici les principaux effets :

Charge lente

Lors de la charge d'une voiture électrique en hiver, cela prend beaucoup de temps pour se charger complètement, car la basse température affecte la vitesse de charge de la batterie. À basse température, la viscosité de l'électrolyte augmente, la résistance au mouvement des ions lithium dans l'électrolyte augmente et l'efficacité de charge de la batterie diminue. Si la charge continue dans un environnement à basse température, un dépôt de métal lithium peut se produire, ce qui endommage la batterie et peut même provoquer un emballement thermique.

Décharge accélérée

Vous avez peut-être remarqué que la puissance de la batterie chute considérablement après avoir conduit une voiture électrique sur une courte distance en hiver. La raison pour laquelle la batterie peut fournir de l'énergie est qu'une réaction chimique se produit à l'intérieur, transformant l'énergie chimique en énergie électrique. Après que la batterie soit connectée au circuit externe, les ions lithium se déplacent du pôle négatif et atteignent le pôle positif à travers le circuit externe, formant ainsi un courant. À basse température, la migration des ions lithium est entravée, la résistance interne de la batterie augmente, la tension diminue lors de la décharge et la puissance disponible est réduite.

Risques pour la sécurité

À des températures extrêmement basses, l'électrolyte peut cristalliser ou précipiter partiellement du lithium, ou même des dommages structurels peuvent se produire, tels que des gonflements, des fuites, des courts-circuits, etc. Rencontrer ces problèmes dans une voiture en mouvement mettra en grand danger la sécurité de la vie du conducteur et des passagers.

Performance de la batterie à différentes températures basses

Les batteries ont des performances différentes dans différents intervalles de températures basses. Les tests dans différentes zones de température peuvent aider les chercheurs et développeurs à optimiser les formules des batteries et à évaluer la stabilité de l'emballage des cellules de batterie.

Plage de température	Performance de la batterie
0℃ ~ -10℃	Légère baisse de performance, toujours opérationnel
-10℃ ~ -20℃	Perte notable de capacité, tension de démarrage insuffisante, temps de décharge réduit
-20℃ ~ -40℃	La plupart des batteries au lithium ne fonctionnent pas correctement ; des batteries spéciales pour basses températures sont nécessaires.
-40℃ ~ -80℃	Plage de test extrême pour les applications aérospatiales, militaires et autres environnements hostiles

Normes de test de congélation des batteries

Afin de vérifier la fiabilité des batteries et de faciliter la comparaison et la certification, de nombreux pays et régions ont émis des normes de test de congélation des batteries.

IEC 62660

La Commission électrotechnique internationale a publié la norme IEC 62660 en 2010, qui s'applique à toutes les cellules lithium-ion utilisées dans les systèmes de puissance des véhicules électriques. Il stipule que des tests de capacité de batterie, de rétention de tension et de durée de vie des cycles doivent être effectués à -20°C. L'environnement de test, les méthodes de test et les normes de qualification des batteries sont également définis.

UN 38.3

La Commission économique des Nations Unies a émis la norme UN 38.3 en 1999, et cette norme est continuellement mise à jour. Elle s'applique à toutes les batteries lithium-ion et les packs de batteries finis utilisés pour le transport international, y compris les véhicules électriques, les téléphones mobiles, les outils électriques, etc. La batterie doit être stockée à -40°C±2°C pendant 6 heures, puis à +75°C±2°C pendant encore 6 heures, répétant ce cycle 10 fois sur 5 jours. Pendant le test, la batterie ne doit pas fuir, gonfler, prendre feu, exploser et doit répondre aux exigences de tension nominale pour être qualifiée.

SAE J2929

La Society of Automotive Engineers (SAE) a publié la norme SAE J2929 en 2008 et l'a révisée en 2020. Cette norme s'applique aux systèmes de batteries des véhicules électriques et hybrides vendus aux États-Unis. Elle exige une simulation environnementale de l'ensemble du système de batteries, y compris le fonctionnement à basse température, la charge à basse température et les modes de défaillance à basse température. Il est recommandé que la température de test soit contrôlée à -30°C pour simuler les températures hivernales en Amérique du Nord.

NASA-STD-4009

La NASA (National Aeronautics and Space Administration) a révisé la norme NASA-STD-4009 en 2021. Cette norme s'applique aux systèmes de batteries pour vaisseaux spatiaux, satellites et équipements d'exploration spatiale lointaine. Il est requis de réaliser des tests à -60°C ou même à des températures plus basses afin d'évaluer l'étanchéité, la capacité de contrôle thermique et la stabilité électrochimique du système de batteries à des températures extrêmement basses.

GB/T 31467

L'Administration d'État pour la Régulation du Marché de Chine a publié la norme GB/T 31467 en 2015. Cette norme s'applique aux systèmes de batteries lithium-ion pour véhicules électriques. Il est requis que la batterie subisse des tests de capacité, de puissance et de performance de charge et de décharge à -20°C, et les méthodes de test ainsi que l'erreur de la boîte de contrôle de température (±2°C) sont spécifiées.

Nom du standard	Pays/Organisation	Exigences de température	Main Application	Release Year
IEC 62660	International / IEC	-20℃	Performance and safety testing of EV single cells	Since 2010
UN 38.3	United Nations / UNECE	-40℃ cycling	Transportation adaptability and safety testing of batteries	Since 1999
GB/T 31467	Chine	-20℃	Performance and safety testing of EV battery packs	Since 2015
SAE J2929	USA / SAE	-30℃	Safety and performance of battery pack systems	Since 2008
NASA-STD-4009	USA / NASA	-60℃ and below	Special battery testing for aerospace applications	2021 Edition

How is the battery freezing test conducted?

The following are the basic procedures and precautions for battery freezing testing.

Prepare samples

It is necessary to select representative cells and battery packs, and inspect the samples carefully to ensure that they are free from obvious defects, such as bulging and leakage.

Record the initial state

For the convenience of comparison, record the initial voltage, resistance, state of charge and other data of the battery. If you want to perform a cycle test, you also need to record the data of the last test.

Set a low temperature environment

According to the corresponding test standards, set the target temperature on the touch screen of the battery test box, which is generally -20 and -40℃. If it is a battery used for aviation, it needs to be set to about -70℃. To avoid thermal shock, you need to set a reasonable cooling rate.

Slow cooling

Place the battery in the test box and close the door, ensuring even thermal conduction through the sample holder. Wait for the temperature in the environmental test box to drop to the target temperature. Avoid frequent opening and closing of the box door during this process.

Maintain constant temperature

After reaching the target temperature, the sample needs to be placed in a constant temperature environment for at least 6 hours according to the requirements of the standard. During this period, the temperature fluctuation curve needs to be recorded to keep the temperature uniformity within ±2℃.

Testing

Perform discharge test, charge test and cycle test under low temperature conditions. Record battery capacity, voltage, internal resistance, discharge rate and other data. Compare with parameters at room temperature.

Chauffage

After the test, slowly warm the battery to room temperature. It should be noted that the battery do not expose it directly to ambient room temperature, which will cause condensation or thermal stress damage. Then perform a safety check on the battery to check for bulging, leakage and other problems.

Note

• Make sure that the sample battery has no obvious damage
• Do not charge at extremely low temperatures
• Before discharging, it is necessary to maintain a constant temperature for a long enough time to avoid uneven cooling of the battery cell
• Someone must be present during the test

Performance of different types of batteries in freezing tests

Different types of batteries have different performance and behave differently in low temperature environments.

Battery Type	Low-Temperature Characteristics
Ternary Lithium Battery	High energy density but poor low-temp performance; fast capacity fade; suitable for temperate climates
Lithium Iron Phosphate (LFP) Battery	High safety, better low-temp performance; can discharge at -20℃, but has lower energy density
Solid-State Battery	New battery technology with good low-temp stability; commercialization is still in progress
Nickel-Metal Hydride (NiMH) Battery	Significant capacity loss at low temperatures; suitable for low-power devices
Sodium-Ion Battery	Under development; early data shows better low-temp performance than traditional lithium batteries

How to choose a battery test chamber?

If you buy a battery chamber for the purpose of testing electric vehicle batteries, how should you choose? You need to consider the following factors:

Item	Description
Plage de température	Recommended: -70℃ to +100℃ (covers extreme environments)
Précision du contrôle de la température	At least ±0.5℃ (depending on testing standard)
Temperature Uniformity	≤±2℃ to ensure consistent data for multiple battery samples
Cooling Rate	Recommended ≥1℃/min; some standards require ≥5℃/min
Data Logging	Should automatically record temperature, voltage, time, and other test data
Compatibility	Supports battery testers, communication interfaces, gas monitoring modules, etc.
Safety System	Equipped with over-temp alarm, power failure protection, leakage detection, etc.
After-sales & Customization	Supports customization, fast delivery, and technical consultation

Conclusion

Battery testing is necessary to ensure the safety of equipment and personnel. Generally, specially designed battery test chambers are used to simulate real-world application environments to test the performance of batteries at different temperatures. If you are looking for a reliable battery test chamber manufacturer, LNEYA is happy to provide you with customized solutions and technical support.

Contactez LNEYA dès aujourd'hui pour découvrir toute notre gamme de chambres de test de batteries personnalisées, adaptées à vos besoins spécifiques.