자가 방전율이 높은 리튬이온 전지를 감지하는 방법

+ 배터리 자체 방전 분석기

과도한 자체 방전이 발생하는 셀 식별

높은 자체 방전 감지는 안정적인 전기적 및 열적 조건 하에서 휴지 상태의 리튬 이온 셀의 자체 방전 전류를 직접 측정하는 것으로 시작됩니다. 전위정적(potentiostatic) 방법에서는 먼저 저잡음 직류 전원을 셀의 개회로 전압(OCV)과 거의 일치하도록 조정합니다. 그런 다음 이 전류원을 저전류 측정 경로를 통해 셀에 연결하고, 셀을 사실상 일정한 전압과 충전 상태(SOC)로 유지합니다. 내부 자체 방전이 지속됨에 따라, 외부 전류원은 셀 내에서 손실되는 전하를 보충하는 데 필요한 전류를 공급합니다. 전류원과 셀이 평형 상태에 도달한 후, 이 외부에서 공급된 전류는 셀의 자체 방전 전류를 나타냅니다. 높은 자체 방전 감지를 위해서는 각 셀이 최종 평형값에 도달할 때까지 기다리는 대신, 전체 셀 집단 내에서 개별 셀의 전류-시간 특성을 비교할 수 있습니다. 비정상적으로 높은 누설 전류를 보이는 셀은 측정 초기 단계에서 정상 집단과 구분되기 시작하므로, 직접적인 자체 방전 전류 측정은 배터리 셀 선별에 적합합니다. 직접 전류 측정은 전하가 손실되는 속도라는 또 다른 관측 지표를 제공합니다.

리튬이온 셀의 자가 방전을 신뢰성 있게 선별하기 위해서는, 셀의 최종 자가 방전 수준과 무관한 과도 전류나 변동 전류를 유발할 수 있는 요인들을 제어해야 합니다. 셀 내부 구조 전반에 걸쳐 전하가 평형 상태에 도달할 때까지 셀 내부의 전하 재분배가 계속되므로, 충전 또는 방전 후에는 셀을 충분히 휴지시켜야 합니다. 셀이 완전히 안정화되지 않은 경우, 초기에는 셀로 유입되거나 유출되는 추가 전류가 발생했다가 지수적으로 감소할 수 있으며, 이는 초기 측정 데이터의 해석에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 온도는 또 다른 측정 변수인데, 리튬 이온 셀 전압은 섭씨 1도당 수십 마이크로볼트씩 변할 수 있기 때문입니다. 충전 상태(SOC) 또한 테스트에 영향을 미치는데, 리튬 이온 셀의 자체 방전은 SOC가 낮을 때 상당히 감소하여 측정하기가 더 어려워지기 때문입니다. 따라서 배터리 셀 선별 과정에서 엔지니어들은 전류, 셀 전압 및 온도를 지속적으로 모니터링하고, 이러한 매개변수를 고려하여 비정상적인 전류 거동을 평가해야 합니다. 또한 프로그래밍 가능한 직렬 저항을 사용하여 측정 안정화 시간과 온도 변화와 같은 외부 영향에 대한 민감도 사이의 균형을 맞출 수 있습니다. 여러 셀을 유사한 조건에서 측정할 경우, 각 셀의 전류-시간 곡선을 통해 전체 집단 차원의 자체 방전 거동을 파악할 수 있습니다.

높은 자체 방전 셀 감지 솔루션

제어된 전위정적 조건 하에서 여러 리튬이온 셀을 측정하고, 전류-시간 곡선을 비교하여 정상 범주에서 벗어난 셀을 식별함으로써 고도의 자체 방전 검출을 수행합니다. 키사이트 자체 방전 분석기는 직접적인 자체 방전 전류 측정을 위해 설계되었으며, 최대 32개의 셀을 동시에 측정할 수 있어 병렬 배터리 셀 선별을 지원합니다. 자가 방전 분석 소프트웨어는 여러 리튬 이온 셀에 대한 측정을 구성하고 분석할 수 있는 대화형 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 문서화된 16개 셀 테스트에서, 과도한 자체 방전을 보이는 3개의 셀이 몇 분 만에 주요 집단에서 뚜렷하게 분리되었습니다. 이러한 다중 트레이스 분석을 통해 모든 셀이 최종 평형 전류에 도달하기 전에 높은 수준의 자체 방전을 탐지할 수 있으며, 동시에 유지되는 전압 및 온도 측정값은 리튬 이온 배터리 테스트 중 발생하는 과도 현상이나 환경적 요인에 의한 변동을 해석하는 데 필요한 맥락을 제공합니다.

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