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Comment détecter les défauts des cellules lithium-ion

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+ Analyseur d'autodécharge des batteries

Criblage des cellules à l'aide du courant d'autodécharge

Le criblage des cellules lithium-ion basé sur le courant d'autodécharge nécessite de mesurer les cellules dans des conditions électriques, thermiques et d'état de charge comparables, afin de pouvoir distinguer les comportements de courant anormaux de la population normale de cellules. Avec la méthode potentiostatique, une source de courant continu stable et à faible bruit est d'abord réglée pour correspondre au plus près à la tension en circuit ouvert (OCV) de chaque 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. L’autodécharge interne continue de décharger la cellule, mais la source externe compense cette perte en fournissant du courant. À mesure que la source et la cellule s’approchent de l’équilibre, le courant fourni de l’extérieur devient le courant d’autodécharge de la cellule. Pour le criblage des cellules lithium-ion, les ingénieurs peuvent comparer ce courant sur plusieurs cellules et observer comment les courbes individuelles courant-temps s’inscrivent par rapport à la population principale. Les cellules présentant une autodécharge systématiquement plus élevée peuvent être écartées des cellules au comportement normal avant que chaque canal n’atteigne sa valeur d’équilibre finale. La mesure directe du courant d’autodécharge permet quant à elle d’évaluer la perte de charge au fil du temps.

Les conditions de mesure doivent être contrôlées lors de l'application de cette technique à la détection des défauts de batterie, car le comportement des cellules et de l'environnement peut générer des transitoires de courant sans rapport avec le courant d'autodécharge final. La redistribution de charge après une charge ou une décharge est l'une des sources de ce comportement de stabilisation. La température est une autre variable importante. La tension d’une cellule lithium-ion peut présenter une dépendance à la température de plusieurs dizaines de microvolts par degré Celsius, et les variations de tension de la cellule peuvent entraîner des fluctuations correspondantes du courant d’autodécharge mesuré. L’état de charge (SOC) influe également sur l’autodécharge des cellules lithium-ion, car celle-ci diminue considérablement à un SOC faible et devient plus difficile à mesurer, tandis que le coefficient de température de la tension de la cellule augmente généralement. Une résistance en série programmable peut être utilisée pour ajuster le compromis entre le temps de stabilisation de la mesure et la sensibilité aux influences externes telles que les variations de température. Lorsque ces variables sont contrôlées de manière cohérente sur plusieurs canaux, les données de test de fabrication des batteries, basées sur l’ensemble de la population, peuvent être utilisées pour distinguer les cellules présentant une autodécharge excessive du reste de la population et conserver les historiques associés de courant, de tension et de température en vue d’une analyse technique ultérieure.

Solution de contrôle qualité pour la fabrication de cellules lithium-ion

Réalisez le test de sélection en mesurant le courant d'autodécharge sur plusieurs cellules lithium-ion dans des conditions potentiostatiques comparables, puis en évaluant chaque courbe de courant par rapport à l'ensemble du lot de cellules. L'analyseur d'autodécharge Keysight offre jusqu'à 32 canaux de mesure simultanés, prenant directement en charge le criblage en parallèle des cellules lithium-ion dans les applications de fabrication. Un port de mesure par thermistance permet de suivre la température des cellules pendant le test, tandis qu'une résistance en série programmable permet d'optimiser le temps de stabilisation et la sensibilité aux influences externes. La fonction d'enregistrement intégrée consigne en continu la tension, le courant et la température des cellules dès le début de la mesure. Le logiciel d’analyse d’autodécharge offre une interface graphique interactive permettant de configurer l’analyseur et d’évaluer les mesures multicellules obtenues. Pour les applications de test dans la fabrication de batteries, les ingénieurs peuvent afficher simultanément plusieurs courbes de courant et identifier les cellules qui se distinguent de la population principale en termes d’autodécharge.

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