Como caracterizar a autodescarga das baterias de íon-lítio em função da temperatura

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Analisador de autodescarga de baterias
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Correlacionar a corrente de autodescarga com a temperatura

A caracterização dos efeitos da temperatura durante a medição da autodescarga da bateria requer a observação simultânea da corrente, da tensão e da temperatura da célula, pois as medições potenciostáticas de autodescarga operam em níveis elétricos nos quais variações térmicas relativamente pequenas podem influenciar o resultado medido. O teste começa com uma célula de íons de lítio bem descansada e uma fonte de corrente contínua de baixo ruído e altamente estável, ajustada para corresponder o mais próximo possível à tensão em circuito aberto (OCV) da célula. A fonte é conectada por meio de um microamperímetro e mantém a célula em tensão e estado de carga (SOC) essencialmente constantes. À medida que a autodescarga interna remove a carga, a fonte externa fornece corrente de reposição. Uma vez atingido o equilíbrio, a corrente fornecida externamente corresponde à corrente de autodescarga da célula. A temperatura deve ser monitorada durante toda essa medição da corrente de autodescarga, pois a tensão da célula de íon-lítio apresenta dependência da temperatura. Um ambiente térmico estável permite que a medição elétrica se aproxime do equilíbrio com menos perturbações induzidas pela temperatura. Registros contínuos e alinhados no tempo de corrente, tensão e temperatura fornecem os dados necessários para avaliar se as flutuações de corrente coincidem com mudanças térmicas ou se a corrente está progredindo em direção a um nível estável de autodescarga.

Os efeitos termoelétricos também devem ser controlados durante os testes de temperatura da bateria, pois as conexões elétricas entre metais diferentes podem produzir tensões induzidas termicamente da ordem de dezenas de microvolts por grau Celsius. Os terminais da célula podem ser feitos de níquel ou de outro metal que gere tal tensão quando conectado a um condutor diferente. As conexões em ambos os terminais da célula podem gerar tensões termoelétricas opostas que se cancelam quando ambos os terminais estão na mesma temperatura, mas uma diferença de temperatura entre os terminais produz uma tensão líquida. Alterações nessa diferença de temperatura podem, portanto, produzir flutuações correspondentes na corrente de autodescarga medida. O estado de carga introduz outra variável nos testes de células de íon-lítio. Manter um SOC razoavelmente alto e consistente proporciona, portanto, condições mais adequadas para avaliar a corrente de baixo nível, ao mesmo tempo em que controla os efeitos da tensão relacionados à temperatura. A resistência em série programável pode ajustar ainda mais o tempo de estabilização da medição e a sensibilidade a influências externas, como variações de temperatura. Durante a aquisição, a célula deve permanecer em um ambiente termicamente estável, e as diferenças de temperatura entre seus terminais devem ser minimizadas. O sistema de medição deve registrar continuamente a corrente, a tensão e a temperatura da célula, para que os três parâmetros possam ser examinados ao longo do mesmo intervalo de tempo.

Solução para medição de autodescarga com consideração da temperatura

Realize a medição mantendo uma tensão potenciostática estável enquanto registra continuamente a corrente de autodescarga e a temperatura da célula, para que as variações térmicas possam ser correlacionadas com as mudanças na corrente medida. O Analisador de Autodescarga da Keysight incorpora as funções de estabilidade elétrica e medição de temperatura necessárias para esse fluxo de trabalho de medição de autodescarga de baterias. Ele também possui uma porta de medição dedicada para um termistor, a fim de medir a temperatura da célula ao longo do tempo. O analisador suporta medições em até 32 células simultaneamente, enquanto o Software de Análise de Autodescarga oferece uma interface gráfica interativa para configurar medições e analisar os dados registrados de corrente, tensão e temperatura. Para testes de temperatura de baterias e de células de íon-lítio, esses recursos permitem que os engenheiros examinem se as variações na corrente de autodescarga medida correspondem às mudanças na temperatura da célula, mantendo as condições de tensão na ordem de microvolts necessárias para a medição potenciostática.
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