Wie man die Selbstentladungszeit von Lithium-Ionen-Akkus verkürzt

+ Batterie-Selbstentladungsanalysator

Beschleunigung der Selbstentladungsstrommessungen

Um die Testzeit für die Selbstentladung von Lithium-Ionen-Akkus zu verkürzen, muss die Ladungsverlustrate direkt gemessen werden, anstatt abzuwarten, bis der Verlust eine ausreichend große Änderung der Zellspannung bewirkt. Die herkömmliche Methode der Leerlaufspannungsänderung (OCV) überwacht den Abfall der OCV einer Zelle, während diese nicht an eine Last angeschlossen ist. Da Lithium-Ionen-Zellen eine relativ geringe Selbstentladung aufweisen und ihre Spannung über einen Großteil des Ladezustandsbereichs (SOC) nur geringfügig schwankt, ist der resultierende Spannungsabfall gering. Eine potentiostatische Selbstentladungsstrommessung verwendet stattdessen eine rauscharme, stabile Gleichstromquelle, die auf die OCV der Zelle eingestellt ist. Die Quelle ist über ein Mikroamperemeter mit der Zelle verbunden und hält die Zelle auf nahezu konstanter Spannung und konstantem Ladezustand. Während sich die Zelle weiter selbstentlädt, liefert die externe Quelle schrittweise den Strom, der zum Ersatz der intern verlorenen Ladung benötigt wird. Sobald Quelle und Zelle ein Gleichgewicht erreicht haben, entspricht der extern zugeführte Strom direkt dem Selbstentladungsstrom. Diese potentiostatische Messung verändert die Messgröße von einer sich langsam aufbauenden Spannungsdifferenz zu einem Strom, der den Ladungsverlust pro Zeiteinheit darstellt. Um kürzere Testzeiten für die Selbstentladung von Batterien zu erreichen, müssen zudem elektrische und zellbezogene Stabilisierungsmechanismen minimiert werden.

Die angelegte Gleichstromquelle muss vor dem Anschluss genau der Leerlaufspannung (OCV) der Zelle entsprechen, da jede Spannungsabweichung die Ladung der Zelle verändert und die Zeit bis zum Erreichen des Gleichgewichts verlängert. Die Quelle muss anschließend im Mikrovoltbereich stabil bleiben, damit Spannungsdrift keine zusätzlichen Stromschwankungen verursacht. Die Zellvorbereitung ist ebenso wichtig. Laden oder Entladen erzeugt einen Ladungsgradienten innerhalb der Zelle, und die anschließende Ladungsverteilung erzeugt einen Strom, der abklingt, während sich die interne Ladungsverteilung dem Gleichgewicht annähert. Thermoelektrische Spannungen an Verbindungen zwischen unterschiedlichen Metallen können zusätzliche Fehler verursachen, wenn die beiden Zellpole unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Der Ladezustand (SOC) sollte ebenfalls berücksichtigt werden, da die Selbstentladung bei niedrigem SOC deutlich abnimmt und schwieriger zu messen ist, während der Temperaturkoeffizient der Spannung im Allgemeinen zunimmt. Ein ausreichend hoher SOC ermöglicht praxisnähere Messbedingungen. Der Serienwiderstand bietet eine weitere Möglichkeit zur Anpassung des Messverhaltens, da er programmiert werden kann, um die Einschwingzeit und die Empfindlichkeit gegenüber externen Einflüssen zu optimieren. Durch die Kombination von enger OCV-Anpassung, stabiler potentiostatischer Spannung, angemessener Zellruhe, Temperaturkontrolle, geeignetem SOC und überwachtem Einschwingverhalten kann die Selbstentladungsstrommessung zu einem interpretierbaren Ergebnis führen, ohne auf die verlängerten Spannungsabfallintervalle angewiesen zu sein, die mit Delta-OCV-Tests verbunden sind.

Lösung zur Messung beschleunigter Selbstentladungen

Führen Sie den Test durch, indem Sie eine stabile Gleichstromquelle präzise an die Leerlaufspannung der Zelle anpassen und den Strom messen, der erforderlich ist, um diese Spannung während der Selbstentladung der Zelle aufrechtzuerhalten. Der Selbstentladungsanalysator wurde speziell für die Anforderungen an Spannungsstabilität, Auflösung, Strommessung und Einschwingzeit bei beschleunigten Selbstentladungstests von Lithium-Ionen-Zellen entwickelt. Ein Thermistor-Messanschluss ermöglicht die Überwachung der Zelltemperatur während der gesamten Messung, und ein programmierbarer Serienwiderstand optimiert die Einschwingzeit und die Empfindlichkeit gegenüber externen Einflüssen wie Temperaturschwankungen. Die Selbstentladungsanalyse-Software bietet eine grafische Benutzeroberfläche zur Konfiguration und Analyse dieser Messungen. Diese Funktionen unterstützen potentiostatische Messabläufe, bei denen je nach Testziel der finale Gleichgewichtsstrom oder eine frühere Populationsdifferenzierung ausgewählt werden kann.

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