Cómo detectar celdas de iones de litio con alta autodescarga

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Identificar las pilas con una autodescarga excesiva

La detección de una autodescarga elevada comienza midiendo directamente la corriente de autodescarga de las celdas de iones de litio en reposo, en condiciones eléctricas y térmicas estables. En el método potenciostático, primero se ajusta una fuente de corriente continua de bajo ruido para que coincida lo más posible con la tensión en circuito abierto (OCV) de la celda. A continuación, la fuente se conecta a la célula a través de una ruta de medición de baja corriente y mantiene la célula a una tensión y un estado de carga (SOC) prácticamente constantes. A medida que continúa la autodescarga interna, la fuente externa suministra la corriente necesaria para reponer la carga que se pierde en el interior de la célula. Una vez que la fuente y la célula se acercan al equilibrio, esta corriente suministrada externamente representa la corriente de autodescarga de la célula. Para la detección de una autodescarga elevada, se puede comparar el comportamiento de la corriente en función del tiempo de las celdas individuales en toda una población de celdas, en lugar de esperar a que cada celda alcance su valor de equilibrio final. Las celdas con fugas anormalmente elevadas pueden empezar a diferenciarse de la población normal en las primeras fases de la medición, lo que hace que la medición directa de la corriente de autodescarga sea adecuada para el cribado de celdas de batería. La medición directa de la corriente proporciona una magnitud observable diferente: la velocidad a la que se pierde la carga.

Para realizar un análisis fiable de la autodescarga de las celdas de iones de litio, también es necesario controlar los factores que pueden generar corrientes transitorias o fluctuantes ajenas al nivel final de autodescarga de la celda. Las celdas deben haber reposado lo suficiente tras la carga o la descarga, ya que la redistribución de la carga en su interior continúa hasta que esta alcanza el equilibrio en toda su estructura interna. Si una célula no ha reposado completamente, es posible que inicialmente fluya una corriente adicional hacia el interior o el exterior de la célula y que luego decaiga exponencialmente, lo que podría afectar a la interpretación de los primeros datos de medición. La temperatura es otra variable de medición, ya que la tensión de las células de iones de litio puede variar en varias decenas de microvoltios por grado Celsius. El estado de carga también influye en la prueba, ya que la autodescarga de las células de iones de litio disminuye considerablemente con un SOC bajo y se vuelve más difícil de medir. Por lo tanto, durante la selección de las celdas de batería, los ingenieros deben supervisar continuamente la corriente, la tensión de la celda y la temperatura, y evaluar cualquier comportamiento anómalo de la corriente en el contexto de estos parámetros. También se puede utilizar una resistencia en serie programable para equilibrar el tiempo de estabilización de la medición con la sensibilidad a influencias externas, como los cambios de temperatura. Cuando se miden varias celdas en condiciones comparables, sus curvas de corriente en función del tiempo proporcionan una visión a nivel de población del comportamiento de la autodescarga.

Solución para la detección de celdas con alta autodescarga

Realice una detección de alta autodescarga midiendo múltiples celdas de iones de litio en condiciones potenciostáticas controladas y comparando su comportamiento de corriente en función del tiempo para identificar las celdas que se desvían de la población normal. El analizador de autodescarga de Keysight está diseñado para la medición directa de la corriente de autodescarga y puede medir hasta 32 celdas simultáneamente, lo que permite el cribado en paralelo de celdas de batería. El software de análisis de autodescarga ofrece una interfaz gráfica interactiva para configurar y analizar mediciones en múltiples celdas de iones de litio. En la prueba documentada con dieciséis celdas, tres de ellas con una autodescarga excesiva se diferenciaron claramente del resto en cuestión de minutos. Este análisis multitraza permite detectar una autodescarga elevada antes de que cada celda alcance necesariamente su corriente de equilibrio final, mientras que las mediciones de tensión y temperatura registradas proporcionan el contexto necesario para interpretar las variaciones transitorias o inducidas por el entorno durante las pruebas de las baterías de iones de litio.
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Véase el diagrama de bloques de la solución para la detección de celdas con alta autodescarga

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