Come caratterizzare l'autoscarica delle batterie agli ioni di litio in funzione della temperatura
Correlare la corrente di autoscarica con la temperatura
La caratterizzazione degli effetti della temperatura durante la misurazione dell’autoscarica della batteria richiede l’osservazione simultanea della corrente, della tensione e della temperatura della cella, poiché le misurazioni potenziostatiche dell’autoscarica operano a livelli elettrici in cui variazioni termiche relativamente piccole possono influenzare il risultato misurato. Il test ha inizio con una cella agli ioni di litio ben riposata e una sorgente di corrente continua a basso rumore e altamente stabile, regolata in modo da corrispondere il più possibile alla tensione a circuito aperto (OCV) della cella. La sorgente è collegata tramite un microamperometro e mantiene la cella a tensione e stato di carica (SOC) sostanzialmente costanti. Man mano che l’autoscarica interna consuma la carica, la sorgente esterna fornisce la corrente di sostituzione. Una volta raggiunto l’equilibrio, la corrente fornita esternamente corrisponde alla corrente di autoscarica della cella. La temperatura deve essere monitorata durante l’intera misurazione della corrente di autoscarica, poiché la tensione delle celle agli ioni di litio è dipendente dalla temperatura. Un ambiente termico stabile consente alla misurazione elettrica di avvicinarsi all’equilibrio con minori disturbi indotti dalla temperatura. Registrazioni continue e allineate nel tempo di corrente, tensione e temperatura forniscono i dati necessari per valutare se le fluttuazioni di corrente coincidono con variazioni termiche o se la corrente si sta avvicinando a un livello stabile di autoscarica.
Gli effetti termoelettrici devono essere controllati anche durante i test di temperatura delle batterie, poiché i collegamenti elettrici tra metalli dissimili possono generare tensioni indotte termicamente dell’ordine di decine di microvolt per grado Celsius. I terminali delle celle possono essere realizzati in nichel o in un altro metallo che genera tale tensione quando collegato a un conduttore dissimile. I collegamenti su entrambi i terminali della cella possono fornire tensioni termoelettriche opposte che si annullano quando entrambi i terminali sono alla stessa temperatura, ma una differenza di temperatura tra i terminali produce una tensione netta. Le variazioni di tale differenza di temperatura possono quindi produrre corrispondenti fluttuazioni nella corrente di autoscarica misurata. Lo stato di carica introduce un’altra variabile nei test sulle celle agli ioni di litio. Mantenere uno stato di carica (SOC) ragionevolmente elevato e costante offre quindi condizioni più adeguate per valutare la corrente a basso livello, controllando al contempo gli effetti della tensione legati alla temperatura. Una resistenza in serie programmabile può regolare ulteriormente il tempo di assestamento della misurazione e la sensibilità alle influenze esterne, quali le variazioni di temperatura. Durante l’acquisizione, la cella dovrebbe rimanere in un ambiente termicamente stabile e le differenze di temperatura tra i suoi terminali dovrebbero essere ridotte al minimo. Il sistema di misurazione dovrebbe registrare continuamente la corrente, la tensione e la temperatura della cella, in modo che i tre parametri possano essere esaminati nello stesso intervallo di tempo.
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