Cómo caracterizar la autodescarga de las baterías de iones de litio en función de la temperatura

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Correlación entre la corriente de autodescarga y la temperatura

Para caracterizar los efectos de la temperatura durante la medición de la autodescarga de una batería es necesario observar simultáneamente la corriente, la tensión y la temperatura de la célula, ya que las mediciones potenciostáticas de autodescarga se realizan a niveles eléctricos en los que cambios térmicos relativamente pequeños pueden influir en el resultado medido. La prueba comienza con una célula de iones de litio bien reposada y una fuente de corriente continua de bajo ruido y alta estabilidad, ajustada para que coincida lo más posible con la tensión en circuito abierto (OCV) de la célula. La fuente se conecta a través de un microamperímetro y mantiene la célula a una tensión y un estado de carga (SOC) prácticamente constantes. A medida que la autodescarga interna elimina carga, la fuente externa suministra corriente de reposición. Una vez alcanzado el equilibrio, la corriente suministrada externamente corresponde a la corriente de autodescarga de la célula. La temperatura debe supervisarse durante toda esta medición de la corriente de autodescarga, ya que la tensión de las celdas de iones de litio depende de la temperatura. Un entorno térmico estable permite que la medición eléctrica se acerque al equilibrio con menos perturbaciones inducidas por la temperatura. Los registros continuos y alineados en el tiempo de la corriente, la tensión y la temperatura proporcionan los datos necesarios para evaluar si las fluctuaciones de corriente coinciden con cambios térmicos o si la corriente está avanzando hacia un nivel de autodescarga estable.

Los efectos termoeléctricos también deben controlarse durante los ensayos de temperatura de las baterías, ya que las conexiones eléctricas entre metales diferentes pueden generar tensiones inducidas térmicamente del orden de decenas de microvoltios por grado Celsius. Los terminales de las celdas pueden estar fabricados en níquel u otro metal que genere dicho voltaje al conectarse a un conductor diferente. Las conexiones en ambos terminales de la celda pueden proporcionar voltajes termoeléctricos opuestos que se anulan cuando ambos terminales están a la misma temperatura, pero una diferencia de temperatura entre los terminales produce un voltaje neto. Por lo tanto, los cambios en esa diferencia de temperatura pueden producir fluctuaciones correspondientes en la corriente de autodescarga medida. El estado de carga introduce otra variable en las pruebas de celdas de iones de litio. Por lo tanto, mantener un SOC razonablemente alto y constante proporciona condiciones más adecuadas para evaluar la corriente de bajo nivel, al tiempo que se controlan los efectos de la tensión relacionados con la temperatura. La resistencia en serie programable permite ajustar aún más el tiempo de estabilización de la medición y la sensibilidad a influencias externas, como los cambios de temperatura. Durante la adquisición de datos, la célula debe permanecer en un entorno térmicamente estable, y deben minimizarse las diferencias de temperatura entre sus terminales. El sistema de medición debe registrar continuamente la corriente, la tensión y la temperatura de la célula, de modo que los tres parámetros puedan examinarse durante el mismo intervalo de tiempo.

Solución de medición de la autodescarga que tiene en cuenta la temperatura

Realice la medición manteniendo una tensión potenciostática estable, al tiempo que se registra de forma continua la corriente de autodescarga y la temperatura de la celda, de modo que las variaciones térmicas puedan correlacionarse con los cambios en la corriente medida. El analizador de autodescarga de Keysight incorpora las funciones de estabilidad eléctrica y medición de temperatura necesarias para este flujo de trabajo de medición de la autodescarga de baterías. También incorpora un puerto de medición específico para un termistor que permite medir la temperatura de la celda a lo largo del tiempo. El analizador admite mediciones en hasta 32 celdas simultáneamente, mientras que el software de análisis de autodescarga ofrece una interfaz gráfica interactiva para configurar las mediciones y analizar los datos registrados de corriente, tensión y temperatura. Para las pruebas de temperatura de las baterías y de las celdas de iones de litio, estas capacidades permiten a los ingenieros examinar si las variaciones en la corriente de autodescarga medida se corresponden con los cambios en la temperatura de la celda, al tiempo que se mantienen las condiciones de tensión a nivel de microvoltios necesarias para la medición potenciostática.
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