如何測量鋰離子電池的自放電電流

+ 電池自放電分析儀

直接量測電池自放電電流

使用恆電位法進行鋰離子電池自放電電流量測時，需要低雜訊且高穩定度的直流電源、能夠解析極小電流的微安培計，以及受控的電池條件。量測始於經過靜置且開路電壓 (OCV) 在充電或放電後已趨於穩定的電池。在將直流電源連接至電池之前，先調整該電源使其盡可能與該 OCV 相符。連接後，電源會將電池維持在基本上恆定的電壓和荷電狀態 (SOC)，同時微安培計會量測在電源與電池之間流動的電流。隨著電池持續進行其內部自放電過程，外部電源會逐步補充原本會從電池中流失的電荷。在電源與電池達到平衡後，外部供應的電流即對應至電池的自放電電流，從而直接量測隨時間流失的電荷量。這種恆電位自放電量測不同於 Δ-OCV 方法，後者是從長時間範圍內的小幅電壓下降來推斷自放電。由於鋰離子電池電壓在其大部分的 SOC 範圍內僅有微幅變化，因此 Δ-OCV 測試可能需要數天甚至數週的監控。相對地，直接自放電電流 amyloid 量測可解析與電荷流失相關的電流，並視電池狀況與量測目標而定，在數小時甚至更短的時間內得出可用結果。

電池製備與環境控制決定了量測電流沉降至真實自放電水準的速度。在充電或放電後，電池內部的電荷重新分佈可能會持續相當長的時間；尚未達到平衡的電池最初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，每攝氏度可能會產生數十微伏特的變化。荷電狀態也會影響量測：自放電在低 SOC 時會顯著降低，使得電流更難以解析，而電壓的溫度係數通常會增加。在擷取資料期間，工程師應持續記錄電池電流、電壓和溫度，以便評估電流沉降情況以及環境和電氣條件。產生的電流對時間軌跡顯示了趨近平衡的過程；當軌跡趨於平緩時，外部電源即在提供電池的自放電電流。在記載的 18650 電池範例中，2.4 Ah 的電池在兩小時後沉降至約 7 µA，而自放電過高的電池則在幾分鐘內與主要群體分離。對於多電池鋰離子電池自放電測試，比較對齊的電流軌跡也有助於工程師區分正常的群體行為與異常高的自放電，同時保留電壓和溫度記錄以作為量測背景資料。

鋰離子電池自放電電流測量解決方案

透過使穩定的直流電源與電池的開路電壓相符，並量測為將電池維持在恆定電壓和荷電狀態所供應的電流，來執行測試。Keysight 自放電量測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量測。該分析儀在施加前會將應用的量測電壓與電池的開路電壓 (OCV) 進行匹配，並維持所施加電壓的穩定性，以減少可能延長沉降時間或表現為電流雜訊的干擾。該軟體提供了一個圖形介面，用於設定量測並分析隨時間記錄的電流、電壓和溫度。這些功能共同支援直接恆電位自放電量測，同時為工程師提供解讀沉降和識別穩定電流水準所需的電氣與熱學資料。

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