三电极高精度解耦分析：破解快充下锂电池析锂风险，打造车用电池新安全标准
来源：Chroma销售服务中心
发布时间：2025-09-26
编辑：清风
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随着电动车技术发展进入快充时代，锂离子电池在高倍率充电下的安全与寿命挑战日益严峻。其中最受关注的问题之一，就是「锂析出」（Lithium Plating）现象——当充电电流过大或温度偏低时，锂离子无法有效嵌入负极，而是在石墨表面形成金属态锂，进一步引发容量退化、SEI层增厚，甚至可能导致内短路与热失控。面对这类潜藏于微观反应层级的安全风险，传统锂电池的二电极架构所能提供的电压-容量数据无法独立区分正负极行为，使得析锂机制难以被准确辨识。此时，三电极测试架构的优势便显得格外重要。解耦观测电极行为，精准对焦析锂区域
三电极系统透过引入一支不通电流的参考电极（Reference Electrode, RE），可稳定量测正极与负极相对于 RE 的电位，将原本耦合在一起的正极和负极的反应加以解构(如下图一)。这样的设计便于研究者独立观察正负极在快速充电过程中的电位偏移、极化行为、阻抗变化与电化学不稳定性，特别是针对负极是否出现异常电位下探至接近 0V vs. Li/Li⁺、极化增加，进而推估是否有锂金属析出迹象。
▲图一、二电极电池与三电极电池系统架构示意图
快充锂析出机制研究：三电极系统的应用目标与解析需求
车厂与电芯厂的研究单位在进行三电极锂析出（Lithium Plating）实验时，主要目的是厘清镀锂的临界条件与发生边界。实验常透过调变充电倍率、电压截止点、操作温度，或仿真实际工况下的充放电循环，诱发电池内部老化，并观察负极相对于参考电极的电位变化。美国电化学会(The Electrochemical Society, ECS)期刊中，Wenlong Xie, Shichun Yang等人透过将锂电池解耦成三电极电池进行不同C-rate下的快速充电[1]，观察阳极电位在锂析出程度上的差异(下图二)。
▲图二、CC-CV充电其中阳极上锂析出过电动势的演变示意图
Chroma 三电极高精度测试方案：锂析出研究的理想工具
Chroma 开发A172013电压型数据记录器(如下图三)，可为锂析出的研究需求提供良好的测试解决方案。A172013内部采用24bit的ADC，搭配内建6个电压文件位，最高可解析出µV级别的电压变化，有效地辩证负电极的锂析出发生边界，并具备高达±0.015% of F.S.量测精度，保障长时间测试精准，同时一台单机集成了16个独立量测信道，可同步进行数据撷取不延迟。搭配Chroma 17216M-10-6充放电测试系统，该机种内建6A/200mA/6mA/200µA 4个电流量测档位，特别适用于实验室型的钮扣型、小型软包、18650圆柱型等三电极电池。透过 Chroma 整合式测试平台，研究人员可精准辨识析锂风险与衰退机制，进而优化的电池配方与设计。
▲图三、17216M-10-6搭配A172013系统集成照
进一步了解 Chroma 17216M-10-6充放电测试机种，搭配A172013电压型数据记录器的三电极解耦测试系统功能，请到Chroma官网并留下您的需求，我们将竭诚为您提供技术支持。[1]Source: Wenlong Xie, Shichun Yang, Journal of The Electrochemical Society, (170), 2023
