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Keysight_自放電測量方案


對鋰電池設計者來說,若想快速量測其電池設計的自放電特性,是一項很大的挑戰。而對鋰電池使用者來說,若要對他們考慮用在電子設備與電池組設計中的電池進行自放電特性評估,也同樣具有挑戰性。

所謂的挑戰並不是因為量測複雜,而是量測需要耗費非常多時間。理想情況下,鋰離子(Li-Ion)電池將能夠保持其電荷而一直不會有任何損耗。但是,在現實世界中,所有鋰離子電池都有一定量的自放電。自放電是指電池未使用且未連接任何東西時隨時間流逝的電荷損失。一些自放電是電池的正常屬性。對於鋰離子電池,通常每月僅為百分之一的十分之一。但是,過度的自放電是不正常的。它可以指示潛在缺陷。因此,在製造期間必須從主要的電池中篩選出具有過度自放電的電池。

測量電池自放電的傳統方法是隨時間測量電池開路電壓(OCV)的損耗。OCV是電池電量百分比(SoC)的指標。因此,OCV隨時間流逝是自放電的指標。OCV方法的主要缺點是花費時間。通常需要數周的時間才能使OCV下降到足夠大的程度,以便可以可靠地對其進行測量。對於製造而言,這意味著要進行大量工作,並具有相關的運輸成本,工廠空間以及與存儲大量鋰離子電池有關的風險。

OCV方法的另一種方法是改為使用恒電位方法直接測量電池的內部自放電電流。基本上,將高性能的直流電源設置為與電池的OCV精確匹配,然後通過微安培計連接到電池。最終,直流電源將電池保持在恒定的SoC中,從外部提供電池的所有自放電電流。這種方法通常需要幾個小時或更短的時間才能完成測量,甚至需要更少的時間來辨別具有過多自放電的電池與良好的電池。

是德科技Keysight的 BT2152B 自放電分析儀,可直接量測量測鋰離子電池的自放電電流,並可有效縮短評估電池自放電效能優劣所需的時間,進而大幅減少電池製造商的在製品庫存、營運資本費用以及設施成本。

自放電分析儀可精確量測電池自放電電流和電池電壓。根據電池的特性,量測只需幾分鐘或幾小時即可完成量測,無需再耗費幾天或幾週的時間,使用開路電池電壓量測來評估電池的優劣。

更有效評估鋰電池自放電性能的方法

為量測電池的自放電效能,您需直接量測電池的自放電電流。能夠執行此電流量測的恆電 位量測系統必須具有以下重要特性:

• 連接電池的量測設備對電池充電狀態(SoC)之干擾必須降到最低。
• 測試設備施加在電池上的電壓必須等於電池電壓。否則電池會充電或放電,並且會啟 動電荷再分配電流及 RC 趨穩電流,而這兩種電流會遮蓋您想要量測的自放電電流。
• 對電池施加的電壓必須非常穩定。施加的電壓如果不穩定或出現雜訊,將造成電荷再 分配電流並在自放電電流量測中顯示為雜訊。
• 測試設備必須能準確量測數十 μA 範圍內的低位準自放電電流。

鋰離子電池自放電量測系統

鋰離子單電池和電池組效能測試在設計或製造階段中,都是工程師必須優先考量及面對的挑戰,在評估單電池自放電效能時更是如此。鋰離子電池會有高度的自放電現象,因此會有較高的故障機率,工程師必須處理並確認這些問題的根源。不幸的是,這一直以來都是一道冗長又惱人的程序。

什麼是電池的自放電?電池的自放電是電池在未連接任何負載的情況下,隨時間流逝發生的電荷流失現象。部分自放電是來自電池內部化學反應的正常特性,通常鋰離子電池每個月約會損耗 0.5 到 1% 的電量。

是德科技自放電量測解決方案可革命性地縮短量測與評估鋰電池自放電效能所需的時間,透過直接量測電池的自放電電流,確定電池的自放電。
• 在短短 1 至 2 小時內直接量測自放電電流,無需耗費數天或數周監控電池開路電壓
• 在製造階段,幾分鐘內就能快速分辨出電池自放電效能的優劣,顯著減少在製品庫存
• 在設計和評估電池時,迅速量測並分析自放電電流,縮短設計週期時間並且更快將產品推出問市

【白皮書下載】
#電池測試_評估鋰離子電池電極的電阻

【相關儀器】
# Keysight Keysight BT2191A自放電量測系統軟體
# Keysight Keysight BT2152B 自放電分析儀