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Comment détecter les cellules lithium-ion présentant une autodécharge élevée

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+ Analyseur d'autodécharge des batteries

Identifier les cellules présentant une autodécharge excessive

La détection d’une autodécharge élevée commence par la mesure directe du courant d’autodécharge de cellules lithium-ion au repos, dans des conditions électriques et thermiques stables. Dans la méthode potentiostatique, une source de courant continu à faible bruit est d’abord réglée pour correspondre au plus près à la tension en circuit ouvert (OCV) de la cellule. La source est ensuite connectée à la cellule via un circuit de mesure à faible intensité et maintient la cellule à une tension et à un état de charge (SOC) pratiquement constants. À mesure que l’autodécharge interne se poursuit, la source externe fournit le courant nécessaire pour compenser la charge perdue au sein de la cellule. Une fois que la source et la cellule ont atteint l’équilibre, ce courant fourni de manière externe correspond au courant d’autodécharge de la cellule. Pour la détection d’une autodécharge élevée, le comportement courant-temps des cellules individuelles peut être comparé au sein d’un ensemble de cellules plutôt que d’attendre que chaque cellule atteigne sa valeur d’équilibre finale. Les cellules présentant une fuite anormalement élevée peuvent commencer à se distinguer de la population normale dès le début de la mesure, ce qui rend la mesure directe du courant d’autodécharge adaptée au criblage des cellules de batterie. La mesure directe du courant fournit une grandeur observable différente : le taux de perte de charge.

Pour garantir la fiabilité du contrôle de l’autodécharge des cellules lithium-ion, il est également nécessaire de maîtriser les facteurs susceptibles de générer des courants transitoires ou fluctuants sans rapport avec le niveau final d’autodécharge de la cellule. Les cellules doivent avoir suffisamment reposé après une charge ou une décharge, car la redistribution de la charge à l’intérieur de la cellule se poursuit jusqu’à ce que celle-ci atteigne l’équilibre dans toute sa structure interne. Si une cellule n’a pas été suffisamment mise au repos, un courant supplémentaire peut initialement circuler vers ou hors de la cellule, puis s’atténuer de manière exponentielle, ce qui peut affecter l’interprétation des premières données de mesure. La température est une autre variable de mesure, car la tension d’une cellule lithium-ion peut varier de plusieurs dizaines de microvolts par degré Celsius. L’état de charge influence également le test, car l’autodécharge des cellules lithium-ion diminue considérablement à un faible état de charge (SOC) et devient plus difficile à mesurer. Lors du criblage des cellules de batterie, les ingénieurs doivent donc surveiller en continu le courant, la tension des cellules et la température, et évaluer tout comportement anormal du courant à la lumière de ces paramètres. Une résistance en série programmable peut également être utilisée pour trouver un équilibre entre le temps de stabilisation de la mesure et la sensibilité aux influences externes telles que les variations de température. Lorsque plusieurs cellules sont mesurées dans des conditions comparables, leurs courbes courant-temps fournissent une vue d’ensemble du comportement d’autodécharge au niveau de la population.

Solution de détection des cellules présentant une autodécharge élevée

Réalisez une détection de l'autodécharge élevée en mesurant plusieurs cellules lithium-ion dans des conditions potentiostatiques contrôlées et en comparant leur courbe courant-temps afin d'identifier les cellules qui s'écartent de la population normale. L'analyseur d'autodécharge Keysight est conçu pour la mesure directe du courant d'autodécharge et peut mesurer jusqu'à 32 cellules simultanément, permettant ainsi le criblage en parallèle des cellules de batterie. Le logiciel d’analyse d’autodécharge offre une interface graphique interactive permettant de configurer et d’analyser les mesures sur plusieurs cellules lithium-ion. Lors du test documenté portant sur seize cellules, trois cellules présentant une autodécharge excessive se sont visiblement démarquées de la population principale en l’espace de quelques minutes. Cette analyse multitrace permet de détecter une autodécharge élevée avant que chaque cellule n’atteigne nécessairement son courant d’équilibre final, tandis que les mesures de tension et de température enregistrées fournissent un contexte permettant d’interpréter les variations transitoires ou induites par l’environnement lors des essais sur les batteries lithium-ion.

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