Cómo medir la corriente de autodescarga de una célula de iones de litio

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Medir directamente la corriente de autodescarga de la pila

La medición de la corriente de autodescarga de una célula de iones de litio mediante el método potenciostático requiere una fuente de corriente continua de bajo ruido y alta estabilidad, un microamperímetro capaz de detectar corrientes muy pequeñas y unas condiciones controladas de la célula. La medición comienza con una célula en reposo cuya tensión en circuito abierto (OCV) se haya estabilizado tras la carga o la descarga. La fuente de corriente continua se ajusta para que coincida lo más posible con esa tensión en circuito abierto (OCV) antes de conectarla a la célula. Una vez conectada, la fuente mantiene la célula a una tensión y un estado de carga (SOC) prácticamente constantes, mientras que el microamperímetro mide la corriente que fluye entre la fuente y la célula. A medida que la célula continúa su proceso interno de autodescarga, la fuente externa suministra progresivamente la carga que, de otro modo, se perdería de la célula. Una vez que la fuente y la célula alcanzan el equilibrio, la corriente suministrada externamente se corresponde con la corriente de autodescarga de la célula, lo que proporciona una medición directa de la pérdida de carga a lo largo del tiempo. Esta medición potenciostática de la autodescarga difiere del método delta-OCV, que deduce la autodescarga a partir de una pequeña disminución de tensión durante un intervalo prolongado. Dado que la tensión de una célula de iones de litio varía solo ligeramente en gran parte de su rango de SOC, las pruebas delta-OCV pueden requerir días o semanas de monitorización. La medición directa de la corriente de autodescarga, en cambio, determina la corriente asociada a la pérdida de carga y puede ofrecer un resultado útil en cuestión de horas o menos, dependiendo del estado de la célula y del objetivo de la medición.

La preparación de la célula y el control ambiental determinan la rapidez con la que la corriente medida se estabiliza en el nivel real de autodescarga. Tras la carga o la descarga, la redistribución de la carga dentro de la célula puede prolongarse durante un periodo prolongado; una célula que no haya alcanzado el equilibrio puede, inicialmente, suministrar o absorber corriente adicional que se va atenuando con el tiempo y se superpone a la corriente de autodescarga deseada. La temperatura también debe mantenerse estable, ya que la tensión de una célula de iones de litio tiene un coeficiente de temperatura que puede producir variaciones de varias decenas de microvoltios por grado Celsius. El estado de carga también afecta a la medición: la autodescarga disminuye considerablemente con un SOC bajo, lo que dificulta la resolución de la corriente, mientras que el coeficiente de temperatura de la tensión suele aumentar. Durante la adquisición de datos, los ingenieros deben registrar continuamente la corriente, la tensión y la temperatura de la célula, de modo que se pueda evaluar la estabilización de la corriente junto con las condiciones ambientales y eléctricas. Las curvas resultantes de corriente en función del tiempo muestran la aproximación al equilibrio; cuando una curva se estabiliza, la fuente externa está suministrando la corriente de autodescarga de la célula. En el ejemplo documentado de una célula 18650, una célula de 2,4 Ah se estabilizó cerca de los 7 µA tras dos horas, mientras que las células con una autodescarga excesiva se separaron del grupo principal en cuestión de minutos. En las pruebas de autodescarga de baterías de iones de litio multicelulares, la comparación de curvas de corriente alineadas también ayuda a los ingenieros a distinguir el comportamiento normal de la población de una autodescarga inusualmente elevada, al tiempo que se conservan los registros de tensión y temperatura para contextualizar la medición.

Solución para la medición de la corriente de autodescarga de las baterías de iones de litio

Realice la prueba ajustando una fuente de corriente continua estable a la tensión en circuito abierto de la célula y midiendo la corriente suministrada para mantener la célula a una tensión y un estado de carga constantes. La solución de medición de autodescarga de Keysight combina el analizador de autodescarga con el software de análisis de autodescarga para la medición potenciostática de la corriente de autodescarga de celdas de iones de litio. El analizador ajusta la tensión de medición aplicada a la tensión en circuito abierto (OCV) de la celda antes de la aplicación y mantiene la estabilidad de la tensión aplicada, lo que reduce las perturbaciones que pueden prolongar el tiempo de estabilización o manifestarse como ruido de corriente. El software ofrece una interfaz gráfica para configurar las mediciones y analizar los datos registrados de corriente, tensión y temperatura a lo largo del tiempo. En conjunto, estas capacidades permiten la medición directa de la autodescarga en modo potenciostático, al tiempo que proporcionan a los ingenieros los datos eléctricos y térmicos necesarios para interpretar la estabilización e identificar los niveles de corriente estables.
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