Como medir a corrente de autodescarga de células de íon-lítio

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Medir diretamente a corrente de autodescarga da célula

A medição da corrente de autodescarga de células de íon-lítio pelo método potenciostático requer uma fonte de corrente contínua de baixo ruído e altamente estável, um microamperímetro capaz de detectar correntes muito pequenas e condições controladas da célula. A medição começa com uma célula em repouso, cuja tensão em circuito aberto (OCV) tenha se estabilizado após o carregamento ou a descarga. A fonte de corrente contínua é ajustada para se equiparar o mais possível à OCV antes de ser conectada à célula. Uma vez conectada, a fonte mantém a célula em tensão e estado de carga (SOC) essencialmente constantes, enquanto o microamperímetro mede a corrente que flui entre a fonte e a célula. À medida que a célula continua seu processo interno de autodescarga, a fonte externa fornece progressivamente a carga que, de outra forma, seria perdida pela célula. Depois que a fonte e a célula atingem o equilíbrio, a corrente fornecida externamente corresponde à corrente de autodescarga da célula, proporcionando uma medição direta da perda de carga ao longo do tempo. Essa medição potenciostática de autodescarga difere do método delta-OCV, que infere a autodescarga a partir de uma pequena diminuição de tensão ao longo de um intervalo prolongado. Como a tensão da célula de íons de lítio varia apenas ligeiramente em grande parte de sua faixa de SOC, o teste delta-OCV pode exigir dias ou semanas de monitoramento. A medição direta da corrente de autodescarga, por outro lado, determina a corrente associada à perda de carga e pode chegar a um resultado utilizável em horas ou menos, dependendo da condição da célula e do objetivo da medição.

A preparação da célula e o controle ambiental determinam a rapidez com que a corrente medida se estabiliza no nível real de autodescarga. Após o carregamento ou a descarga, a redistribuição de carga dentro da célula pode continuar por um período prolongado; uma célula que não tenha atingido o equilíbrio pode, inicialmente, fornecer ou absorver corrente adicional, que decai com o tempo e se sobrepõe à corrente de autodescarga desejada. A temperatura também deve permanecer estável, pois a tensão de uma célula de íon-lítio possui um coeficiente de temperatura que pode produzir variações de muitas dezenas de microvolts por grau Celsius. O estado de carga também afeta a medição: a autodescarga diminui consideravelmente em baixos níveis de SOC, tornando a corrente mais difícil de ser determinada, enquanto o coeficiente de temperatura da tensão geralmente aumenta. Durante a aquisição de dados, os engenheiros devem registrar continuamente a corrente, a tensão e a temperatura da célula, para que a estabilização da corrente possa ser avaliada em conjunto com as condições ambientais e elétricas. Os traçados resultantes de corrente versus tempo mostram a aproximação ao equilíbrio; quando um traçado se estabiliza, a fonte externa está fornecendo a corrente de autodescarga da célula. No exemplo documentado da célula 18650, uma célula de 2,4 Ah estabilizou-se em cerca de 7 µA após duas horas, enquanto células com autodescarga excessiva se separaram da população principal em questão de minutos. Para testes de autodescarga de baterias de íons de lítio com múltiplas células, a comparação de traços de corrente alinhados também ajuda os engenheiros a distinguir o comportamento normal da população de uma autodescarga excepcionalmente alta, mantendo os registros de tensão e temperatura para contextualizar a medição.

Solução para medição da corrente de autodescarga de baterias de íon-lítio

Realize o teste ajustando uma fonte de corrente contínua estável à tensão em circuito aberto da célula e medindo a corrente fornecida para manter a célula em tensão e estado de carga constantes. A solução de medição de autodescarga da Keysight combina o analisador de autodescarga com o software de análise de autodescarga para a medição potenciostática da corrente de autodescarga de células de íon-lítio. O analisador ajusta a tensão de medição aplicada à tensão em circuito aberto (OCV) da célula antes da aplicação e mantém a estabilidade da tensão aplicada, reduzindo perturbações que podem prolongar o tempo de estabilização ou se manifestar como ruído de corrente. O software oferece uma interface gráfica para configurar medições e analisar os dados registrados de corrente, tensão e temperatura ao longo do tempo. Juntas, essas capacidades permitem a medição direta da autodescarga em modo potenciostático, ao mesmo tempo em que fornecem aos engenheiros os dados elétricos e térmicos necessários para interpretar a estabilização e identificar níveis estáveis de corrente.
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Como medir a corrente de autodescarga de células de íon-lítio

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