리튬이온 전지의 결함을 검사하는 방법

+ 배터리 자체 방전 분석기

자기 방전 전류를 이용한 셀 선별

자가 방전 전류를 기반으로 한 리튬 이온 전지 선별에서는, 비정상적인 전류 거동을 정상 전지 집단과 구분할 수 있도록 전지를 유사한 전기적, 열적 및 충전 상태(SOC) 조건에서 측정해야 합니다. 전위정적(potentiostatic) 방법을 사용할 경우, 먼저 저잡음의 안정적인 직류 전원을 각 전지의 개회로 전압(OCV)과 거의 일치하도록 조정합니다. 그런 다음 이 전원을 저전류 측정 경로를 통해 셀에 연결하고, 셀을 사실상 일정한 전압 및 충전 상태(SOC)로 유지합니다. 내부 자체 방전으로 인해 셀에서 전하가 계속 소모되지만, 외부 전원이 전류를 공급하여 그 전하를 보충합니다. 전원과 셀이 평형 상태에 가까워지면, 외부에서 공급되는 전류가 셀의 자체 방전 전류가 됩니다. 리튬 이온 셀 선별 과정에서 엔지니어들은 여러 셀에 걸친 이 전류를 비교하고, 개별 전류-시간 곡선이 전체 집단과 어떻게 연관되는지 관찰할 수 있습니다. 지속적으로 더 높은 자체 방전 전류를 보이는 셀은 모든 채널이 최종 평형 값에 도달하기 전에 정상적으로 작동하는 셀과 구분될 수 있습니다. 직접적인 자체 방전 전류 측정은 대신 시간 경과에 따른 전하 손실을 측정해 줍니다.

이 기법을 배터리 결함 탐지에 적용할 때는 측정 조건을 엄격히 제어해야 합니다. 셀 및 환경적 요인에 따른 거동으로 인해 최종 자체 방전 전류와 무관한 전류 과도 현상이 발생할 수 있기 때문입니다. 충전 또는 방전 후 발생하는 전하 재분배는 정착 거동의 원인 중 하나입니다. 온도는 또 다른 중요한 변수입니다. 리튬 이온 셀 전압은 섭씨 1도당 수십 마이크로볼트에 달하는 온도 의존성을 보일 수 있으며, 셀 전압의 변화는 측정된 자체 방전 전류에 상응하는 변동을 일으킬 수 있습니다. 충전 상태(SOC) 또한 리튬 이온 셀의 자체 방전에 영향을 미치는데, SOC가 낮을수록 자체 방전량이 상당히 감소하여 측정이 어려워지는 반면, 셀 전압의 온도 계수는 일반적으로 증가하기 때문입니다. 프로그래밍 가능한 직렬 저항을 사용하면 측정 안정화 시간과 온도 변화와 같은 외부 영향에 대한 민감도 사이의 균형을 조정할 수 있습니다. 이러한 변수들을 여러 채널에 걸쳐 일관되게 제어할 경우, 배터리 제조 테스트 데이터를 기반으로 과도한 자체 방전을 보이는 셀을 일반 집단에서 구분해 내고, 후속 엔지니어링 분석을 위해 관련 전류, 전압 및 온도 이력을 보존할 수 있습니다.

리튬 이온 전지 제조용 선별 솔루션

비슷한 전위정적 조건에서 여러 리튬이온 셀의 자체 방전 전류를 측정하고, 전체 셀 집단에 대한 각 전류 추이를 평가하여 선별 테스트를 수행합니다. 키사이트(Keysight) 자체 방전 분석기는 최대 32개의 동시 측정 채널을 제공하여, 제조 현장에서 리튬 이온 셀의 병렬 스크리닝을 직접 지원합니다. 서미스터 측정 포트를 통해 테스트 중 셀 온도를 추적할 수 있으며, 프로그래밍 가능한 직렬 저항을 통해 정착 시간을 최적화하고 외부 영향에 대한 민감도를 조절할 수 있습니다. 내장된 로깅 기능은 측정 시작 후 셀 전압, 전류 및 온도를 지속적으로 기록합니다. 자가방전 분석 소프트웨어는 분석기를 구성하고 결과로 얻은 다중 셀 측정값을 평가하기 위한 대화형 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 배터리 제조 테스트 응용 분야에서 엔지니어는 여러 전류 파형을 동시에 표시하고, 주요 자가방전 집단에서 벗어난 셀을 식별할 수 있습니다.

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