温度に対するリチウムイオン電池の自己放電特性を評価する方法

+ バッテリー自己放電アナライザ

自己放電電流と温度の相関関係の把握

電池の自己放電測定中の温度効果の特性評価では、ポテンシオスタット自己放電測定が、比較的小さな熱的変化が測定結果に影響を与える可能性のある電気的レベルで動作するため、セルの電流、電圧、および温度の同時観察が必要です。テストは、十分に休止させたリチウムイオンセルと、セルの開放電圧（OCV）に密接に一致するように調整された低ノイズかつ高安定な直流電源を使用して開始されます。電源はマイクロアメータを介して接続され、セルを実質的に一定の電圧および充電状態（SOC）に維持します。内部自己放電によって電荷が取り除かれると、外部電源が置換電流を供給します。平衡状態に達すると、外部から供給された電流はセルの自己放電電流に対応します。リチウムイオンセルの電圧は温度依存性を示すため、この自己放電電流測定を通じて温度をモニタリングする必要があります。安定した熱環境により、温度に起因する外乱を抑えながら電気的測定を平衡状態に近づけることができます。電流、電圧、および温度の継続的かつ時間合わせされた記録により、電流の変動が熱的変化と一致しているか、あるいは電流が安定した自己放電レベルに向かって進行しているかを評価するために必要なデータが提供されます。

異種金属間の電気接続により摂氏1度あたり数十マイクロボルトのオーダーの熱起電力が発生する可能性があるため、電池の温度テスト中には熱電効果も制御されなければなりません。セル端子は、ニッケルまたは異種導体に接続されたときにそのような電圧を生成する別の金属で作られている場合があります。両方のセル端子の接続は、両方の端子が同じ温度にあるときに相殺される逆向きの熱起電力電圧を提供できますが、端子間の温度差は正味の電圧を生成します。したがって、その温度差の変化は、測定された自己放電電流に対応する変動を引き起こす可能性があります。充電状態は、リチウムイオンセルテストにおけるもう1つの変数を導入します。したがって、適度に高く一貫したSOCを維持することは、温度関連の電圧効果を制御しながら、低レベルの電流を評価するためにより適した条件を提供します。プログラマブル直列抵抗により、測定の整定時間と温度変化などの外部影響に対する感度をさらに調整できます。データ収集中、セルは熱的に安定した環境に維持されるべきであり、その端子間の温度差は最小限に抑えられなければなりません。測定システムは、3つのパラメータを同じ時間間隔で検証できるように、セルの電流、電圧、および温度を継続的にログ記録する必要があります。

温度を考慮した自己放電測定ソリューション

熱的変動を測定電流の変化と相関させることができるように、安定したポテンシオスタット電圧を維持しながら自己放電電流とセル温度を継続的に記録することで測定を実行します。キーサイトの自己放電アナライザには、この電池自己放電測定ワークフローに必要とされる電気的安定性と温度測定機能が組み込まれています。また、時間の経過に伴うセル温度を測定するためのサーミスタ専用の測定ポートも内蔵しています。このアナライザは最大32個のセルの同時測定をサポートし、自己放電解析ソフトウェアは測定の設定やログ記録された電流、電圧、および温度の解析を行うためのインタラクティブなグラフィカルインターフェースを提供します。電池の温度テストおよびリチウムイオンセルのテストにおいて、これらの機能により、エンジニアはポテンシオスタット測定に必要とされるマイクロボルトレベルの電圧条件を維持しながら、測定された自己放電電流の変化がセル温度の変化と一致しているかどうかを検証できるようになります。

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