如何測量鋰離子電池的自放電電流

+ 電池 自放電分析儀

直接測量電池自放電電流

採用恆電位法測量鋰離子電池的自放電電流，需要一個低雜訊、高穩定的直流電源、一台能測量極微小電流的微安表，以及受控的電池環境條件。測量始於一顆已靜置的電池，其開路電壓（OCV）須在充電或放電後趨於穩定。在將直流電源連接至電池之前，需先將其調整至盡可能接近該開路電壓（OCV）。連接後，電源會將電池維持在基本恆定的電壓與電量狀態（SOC），同時微安錶測量電源與電池之間的電流。隨著電池持續進行內部自放電過程，外部電源會逐步補充原本會從電池中流失的電荷。當電源與電池達到平衡狀態後，外部供應的電流即等同於電池的自放電電流，從而可直接測量隨時間推移的電荷損失。這種恆電位自放電測量法，有別於「開路電壓差（delta-OCV）」法——後者是透過長時間間隔內微小的電壓下降來推斷自放電量。由於鋰離子電池在大部分充電狀態 (SOC) 範圍內電壓變化甚微，delta-OCV 測試可能需要數天至數週的監測時間。相較之下，直接測量自放電電流則能精確掌握與電荷損失相關的電流，並可根據電池狀態及測量目標，在數小時內甚至更短時間內獲得可用的結果。

電芯的準備與環境控制，決定了所測得的電流能多快穩定在真正的自放電水平。充電或放電後，電芯內的電荷重新分配可能持續相當長一段時間；尚未達到平衡狀態的電芯，初期可能會釋放或吸收額外的電流，該電流會隨時間衰減，並疊加在所需的自放電電流之上。溫度也必須保持穩定，因為鋰離子電池的電壓具有溫度係數，每攝氏度可能產生數十微伏特的變化。充電狀態（SOC）同樣會影響測量結果：在低 SOC 時，自放電會顯著減少，使得電流更難分辨；而電壓的溫度係數通常會增加。在數據擷取期間，工程師應持續記錄電池的電流、電壓和溫度，以便能根據環境與電氣條件來評估電流的趨穩狀況。所得的電流-時間曲線顯示了趨向平衡的過程；當曲線趨於平穩時，外部電源即提供電池的自放電電流。在文中記載的 18650 電池範例中，一顆 2.4 Ah 的電池在兩小時後穩定在 7 µA 左右，而自放電過度的電池則在數分鐘內便與主要群體產生差異。針對多電池組鋰離子電池的自放電測試，比較對齊後的電流曲線有助於工程師區分正常群體行為與異常高的自放電現象，同時保留電壓和溫度記錄以作為測量背景參考。

鋰離子電池自放電電流測量解決方案

進行測試時，需將穩定的直流電源與電池的開路電壓相匹配，並測量為將電池維持在恆定電壓與恆定充電狀態所需的供電電流。是德科技的自放電測量解決方案結合了自放電分析儀與自放電分析軟體，用於進行恆電位鋰離子電池自放電電流測量。該分析儀在施加電壓前，會將施加的測量電壓與電池的開路電壓 (OCV) 匹配，並維持施加電壓的穩定性，從而減少可能延長穩態時間或表現為電流雜訊的干擾。該軟體提供圖形化介面，用於配置測量參數，並分析隨時間記錄的電流、電壓及溫度數據。這些功能共同支援直接的恆電位自放電測量，同時為工程師提供解讀穩態過程及識別穩定電流水準所需的電氣與熱學數據。

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