Cómo detectar defectos en las celdas de iones de litio

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Selección de celdas mediante la corriente de autodescarga

El cribado de celdas de iones de litio basado en la corriente de autodescarga requiere medir las celdas en condiciones eléctricas, térmicas y de estado de carga comparables, de modo que se pueda diferenciar el comportamiento anómalo de la corriente del resto de la población de celdas. Con el método potenciostático, primero se ajusta una fuente de corriente continua estable y de bajo ruido para que se aproxime lo más posible a la tensión en circuito abierto (OCV) de cada 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. La autodescarga interna sigue eliminando carga de la célula, pero la fuente externa repone esa carga suministrando corriente. A medida que la fuente y la célula se acercan al equilibrio, la corriente suministrada externamente se convierte en la corriente de autodescarga de la célula. Para la selección de celdas de iones de litio, los ingenieros pueden comparar esta corriente en varias celdas y observar cómo las curvas individuales de corriente en función del tiempo se relacionan con la población principal. Las celdas que presentan una autodescarga persistentemente más elevada pueden separarse de las celdas que se comportan con normalidad antes de que cada canal alcance su valor de equilibrio final. La medición directa de la corriente de autodescarga proporciona, en cambio, una medida de la pérdida de carga a lo largo del tiempo.

Las condiciones de medición deben controlarse al aplicar esta técnica a la detección de defectos en las baterías, ya que el comportamiento de las celdas y del entorno puede producir transitorios de corriente que no guardan relación con la corriente de autodescarga final. La redistribución de la carga tras la carga o la descarga es una de las causas del comportamiento de estabilización. La temperatura es otra variable significativa. La tensión de las celdas de iones de litio puede presentar una dependencia de la temperatura de varias decenas de microvoltios por grado Celsius, y los cambios en la tensión de las celdas pueden provocar fluctuaciones correspondientes en la corriente de autodescarga medida. El estado de carga también afecta a la autodescarga de las celdas de iones de litio, ya que la autodescarga disminuye considerablemente con un SOC bajo y se vuelve más difícil de medir, mientras que el coeficiente de temperatura de la tensión de la celda suele aumentar. Se puede utilizar una resistencia en serie programable para ajustar el equilibrio entre el tiempo de estabilización de la medición y la sensibilidad a influencias externas, como los cambios de temperatura. Cuando estas variables se controlan de forma coherente en varios canales, se pueden utilizar datos de pruebas de fabricación de baterías basados en la población para distinguir las celdas que presentan una autodescarga excesiva del conjunto principal y conservar los historiales asociados de corriente, tensión y temperatura para su posterior análisis técnico.

Solución de selección para la fabricación de celdas de iones de litio

Realice la prueba de cribado midiendo la corriente de autodescarga en varias celdas de iones de litio en condiciones potenciostáticas comparables y evaluando cada traza de corriente en relación con el conjunto de celdas. El analizador de autodescarga de Keysight ofrece hasta 32 canales de medición simultáneos, lo que permite directamente la selección en paralelo de celdas de iones de litio en aplicaciones de fabricación. Un puerto de medición con termistor permite realizar un seguimiento de la temperatura de las celdas durante la prueba, mientras que la resistencia en serie programable ofrece un medio para optimizar el tiempo de estabilización y la sensibilidad a las influencias externas. El sistema de registro integrado registra de forma continua la tensión, la corriente y la temperatura de las celdas una vez iniciada la medición. El software de análisis de autodescarga ofrece una interfaz gráfica interactiva para configurar el analizador y evaluar las mediciones resultantes de múltiples celdas. Para aplicaciones de ensayo en la fabricación de baterías, los ingenieros pueden visualizar múltiples trazas de corriente simultáneamente e identificar las celdas que se desvían de la población principal de autodescarga.
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