リチウムイオン電池の自己放電試験時間を短縮する方法

+ バッテリー 自己放電アナライザー

自己放電電流の測定を迅速化する

リチウムイオン電池の自己放電試験時間を短縮するには、放電によるセル電圧の十分な変化が生じるのを待つのではなく、放電速度を直接測定する必要があります。従来のデルタ開放電圧（OCV）法では、セルが負荷から切り離された状態で、セルのOCVの低下を監視します。リチウムイオンセルは自己放電が比較的少なく、充電状態（SOC）範囲の大部分において電圧の変化がごくわずかであるため、その結果生じる電圧低下も小さいものです。これに対し、定電位法による自己放電電流測定では、セルのOCVに合わせて調整された、低ノイズで安定した直流電源を使用します。この電源はマイクロアンペア計を介してセルに接続され、セルを実質的に一定の電圧およびSOCに維持します。セルが自己放電を続けるにつれて、外部電源は内部で失われた電荷を補充するために必要な電流を徐々に供給します。電源とセルが平衡状態に達すると、外部から供給される電流は自己放電電流と直接対応する。この定電位測定により、試験で観測される現象が、ゆっくりと蓄積される電圧差から、単位時間あたりの電荷損失を表す電流へと変化する。バッテリーの自己放電試験時間を短縮するには、電気的およびセル関連の定常化メカニズムを最小限に抑えることも必要となる。

接続前に、印加する直流電源はセルの開放電圧（OCV）と厳密に一致させる必要があります。これは、電圧の不一致があるとセルの電荷が変化し、平衡状態に戻るまでに要する時間が長くなるためです。また、電圧ドリフトによってさらなる電流の変動が生じないよう、電源はマイクロボルトレベルで安定している必要があります。セルの準備も同様に重要です。充電または放電によりセル内部に電荷勾配が生じ、その後の電荷の再分配によって電流が発生しますが、この電流は内部の電荷分布が平衡状態に戻るにつれて減衰します。異なる金属間の接点で生じる熱電電圧は、セルの両端子が異なる温度にある場合、さらなる誤差をもたらす可能性があります。また、充電状態（SOC）も考慮する必要があります。SOCが低いと自己放電が大幅に減少し、測定が困難になる一方で、電圧の温度係数は一般的に増加するからです。適度に高いSOCは、より実用的な測定条件を支えます。直列抵抗は、定常時間と外部影響に対する感度を最適化するようにプログラムできるため、測定応答を調整するもう一つの手段となります。OCVの厳密なマッチング、安定した定電圧、適切なセル休息、温度制御、適切なSOC、および定常挙動のモニタリングを組み合わせることで、デルタOCV試験に伴う長時間の電圧減衰間隔に依存することなく、自己放電電流測定において解釈可能な結果を得ることが可能になります。

自己放電測定の高速化ソリューション

この試験は、安定した直流電源をセルの開回路電圧に厳密に合わせ、セルの自己放電が進む中でその電圧を維持するために必要な電流を測定することで実施します。自己放電アナライザーは、リチウムイオン電池の加速自己放電試験ワークフローに伴う電圧安定性、分解能、電流測定、および定常状態到達時間の要件に対応するよう特別に設計されています。サーミスタ測定ポートにより、測定全体を通じてセルの温度を追跡することが可能であり、プログラム可能な直列抵抗により、測定の安定化時間や、温度変動などの外部要因に対する感度を最適化する方法が提供されます。自己放電解析ソフトウェアは、これらの測定の設定および解析を行うためのグラフィカルインターフェースを備えています。これらの機能により、必要な試験目的に応じて、最終平衡電流またはそれ以前の集団の分化を選択できるポテンショスタティック測定ワークフローがサポートされます。

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