리튬이온 전지의 자체 방전 전류를 측정하는 방법

+ 배터리 자체 방전 분석기

셀의 자체 방전 전류를 직접 측정하기

전위정적법을 이용한 리튬이온 전지의 자체 방전 전류 측정에는 저잡음의 고안정성 직류 전원장치, 극히 미세한 전류를 측정할 수 있는 마이크로암페어계, 그리고 제어된 전지 조건이 필요합니다. 측정은 충전 또는 방전 후 개방회로 전압(OCV)이 안정화된 휴지 상태의 전지로 시작됩니다. 직류 전원은 셀에 연결하기 전에 해당 개방 회로 전압(OCV)과 최대한 일치하도록 조정됩니다. 연결이 완료되면, 전원은 셀을 사실상 일정한 전압과 충전 상태(SOC)로 유지하는 한편, 마이크로암페어계는 전원과 셀 사이를 흐르는 전류를 측정합니다. 셀의 내부 자체 방전 과정이 계속됨에 따라, 외부 전원은 그렇지 않으면 셀에서 손실되었을 전하를 점진적으로 공급합니다. 전원 공급 장치와 전지가 평형 상태에 도달하면, 외부에서 공급되는 전류는 전지의 자체 방전 전류와 일치하게 되어, 시간 경과에 따른 전하 손실을 직접 측정할 수 있게 됩니다. 이러한 전위정적(potentiostatic) 자체 방전 측정법은 장기간에 걸친 미세한 전압 강하를 통해 자체 방전을 추론하는 델타-OCV(delta-OCV) 방식과는 다릅니다. 리튬 이온 셀의 전압은 SOC 범위의 대부분에서 미미하게만 변하기 때문에, 델타-OCV 테스트는 수일에서 수주에 걸친 모니터링이 필요할 수 있습니다. 반면, 직접적인 자체 방전 전류 측정은 전하 손실과 관련된 전류를 파악하며, 셀 상태와 측정 목적에 따라 몇 시간 이내에 유용한 결과를 얻을 수 있습니다.

전지 준비 및 환경 제어에 따라 측정된 전류가 실제 자체 방전 수준에 도달하는 속도가 결정됩니다. 충전 또는 방전 후에도 전지 내부의 전하 재분배는 장기간 지속될 수 있습니다. 평형 상태에 도달하지 않은 전지는 초기에는 추가 전류를 방출하거나 흡수할 수 있으며, 이러한 전류는 시간이 지남에 따라 감소하면서 원하는 자체 방전 전류에 중첩됩니다. 리튬 이온 셀의 전압은 섭씨 1도당 수십 마이크로볼트의 변화를 일으킬 수 있는 온도 계수를 가지고 있으므로 온도도 안정적으로 유지되어야 합니다. 충전 상태(SOC) 또한 측정에 영향을 미칩니다. SOC가 낮을수록 자체 방전량이 상당히 감소하여 전류를 파악하기 어려워지는 반면, 전압의 온도 계수는 일반적으로 증가합니다. 데이터 수집 중 엔지니어는 셀 전류, 전압 및 온도를 지속적으로 기록하여 전류 안정화 과정을 환경 및 전기적 조건과 함께 평가할 수 있어야 합니다. 그 결과로 얻어진 전류-시간 곡선은 평형 상태에 도달하는 과정을 보여줍니다. 곡선이 평탄해지면 외부 전원이 셀의 자체 방전 전류를 공급하고 있는 것입니다. 문서화된 18650 셀 예시에서, 2.4 Ah 셀은 2시간 후 7 µA 부근에서 안정화되었으나, 과도한 자체 방전이 발생하는 셀들은 몇 분 만에 주요 집단에서 분리되었습니다. 다중 셀 리튬 이온 배터리 자체 방전 테스트의 경우, 정렬된 전류 파형을 비교하면 엔지니어들이 정상적인 군집 거동과 비정상적으로 높은 자체 방전을 구별하는 데 도움이 되며, 동시에 측정 맥락을 파악하기 위해 전압 및 온도 기록을 유지할 수 있습니다.

리튬 이온 배터리 자체 방전 전류 측정 솔루션

전지의 개회로 전압에 맞는 안정적인 직류 전원을 연결하고, 전지를 일정한 전압과 충전 상태로 유지하기 위해 공급되는 전류를 측정하여 시험을 수행합니다. 키사이트(Keysight)의 자체 방전 측정 솔루션은 포텐시오스태틱 리튬 이온 셀 자체 방전 전류 측정을 위해 자체 방전 분석기와 자체 방전 분석 소프트웨어를 결합한 것입니다. 이 분석기는 측정 전 셀의 개방 회로 전압(OCV)에 맞춰 적용 전압을 설정하고, 적용 전압의 안정성을 유지함으로써 정착 시간을 연장하거나 전류 노이즈로 나타날 수 있는 외란을 줄여줍니다. 이 소프트웨어는 측정을 구성하고, 기록된 전류, 전압 및 온도의 시간 경과에 따른 변화를 분석할 수 있는 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 이러한 기능들은 종합적으로 직접적인 정전위 자기 방전 측정을 지원하며, 엔지니어들이 정착 과정을 해석하고 안정적인 전류 수준을 파악하는 데 필요한 전기적 및 열적 데이터를 제공합니다.

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