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如何正確測試鋰電池內阻?

鉅大LARGE  |  點擊量:102次  |  2020年07月08日  

摘要
鋰離子電池因其高電壓、高比能量、無記憶效應以及高循環性能等特點,迅速發展成為最重要的電源產品,已廣泛應用到消費電子、汽車工業、軍工航天、醫療等眾多領域。隨著中國

鋰離子電池因其高電壓、高比能量、無記憶效應以及高循環性能等特點,迅速發展成為最重要的電源產品,已廣泛應用到消費電子、汽車工業、軍工航天、醫療等眾多領域。隨著我國對新能源汽車、充電樁等產業的重點扶持,鋰離子電池產業在我國市場也空前火爆。在《十二五國家戰略性新興產業發展規劃》中已將鋰離子電池列為行業發展的重點。隨之而來,與之匹配的檢測方法、標準以及設備也在逐步完善中。


隨著GB/T18287-2013《移動電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規范》、GB31241-2014《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組安全要求》、《鋰離子電池行業規范條件》等眾多標準出臺,對鋰離子電池的檢測越發嚴格,對所有類型的鋰離子電池行業上下游生產公司也提出了更高要求。


在電池的研發和生產過程中,電池的充放電率、高中低倍率放電特性、大小電流過放電特性、常溫高溫低溫內阻特性、容量分布測試等可靠性測試,以及電池內部短路、持續充電、強迫放電等電流電阻安全測試都是必不可少的。那在這些測試中,電池內阻的檢測都是非常關鍵的一步。


電池內阻作為鋰離子電池最重要的內部參數之一,與電池的性能檢測、壽命評估和能量管理都有著非常緊密的聯系,是衡量電池性能的一個重要技術指標。但在實際應用中,卻存在不少的問題:


(1)當充/放電時,阻抗是影響電氣特性及效率的因素之一。電池包通常由不同節數的單體電芯串接而成,若電芯間的內阻差異很大,則也會嚴重影響整個電池包的放電能力。因此獲取單體電芯的內阻值并進行系統的分析,也是電池的必測項目。


(2)電池內阻是決定電池耐充電及耐放電電流大小的關鍵,在鋰離子電池pACK工藝生產流程中,對電芯進行檢驗的電池內阻測試儀一般功能簡單,測量信息量少,檢測精度不高,數據后期處理簡單,缺少在線檢測和檢測高電壓大容量電池和電池組的能力。


(3)2015年公布的《鋰離子電池行業規范條件》中,對電池內阻的測量提出了新的要求:關于多芯電池組的組成電池,應具有開路電壓和內阻在線檢測能力,檢測精度分別為1mV和1mΩ。


為了解決眾多廠商在電池內阻測試中遇到的難題,艾德克斯推出了IT5100系列電池測試儀。IT5100系列為用戶供應在線和離線兩種內阻測試儀。其中在線內阻測試儀通過對電池內阻的在線測量和分析,可以快速而準確的得到各個單體電池內阻在使用或充電過程中的動態變化,從而判斷電池是否失效。一般在線內阻測試儀配合電池包充放電循環壽命測試較多,可反映出整個壽命周期中,電池包內部單體電芯內阻所呈現的動態變化。IT5102在線內阻測試儀可同時監控16個單體電芯內阻變化,并且支持最多17臺主從并聯,將單體電芯測量數量擴展到272個,電壓電阻測量分辨率最高可達0.1mV、0.1mΩ。滿足《鋰離子電池行業規范條件》中對多芯電池組的組成電池測試的要求。


IT5102在線內阻測試儀還可以用于科研院校及電池生產公司的研發部。眾所周知,在所有的環境因素中,溫度對電池的充放電性能影響最大。低溫環境會降低鋰離子電池的性能。當電池暴露在低溫環境下時,電池的化學物質活性顯著降低,電池內阻增大,帶載能力下降。如何保證鋰離子電池在沒有任何保溫措施下在低溫環境穩定工作,目前還沒有很好的解決辦法,但很多研究機構正在研究該問題。IT5102在線內阻測試儀可以在線監測低溫環境下的電池工作過程中內阻變化,為研究供應更多的有效數據。


此外,艾德克斯便攜式離線電池內阻測試儀IT5101也是款功能強大、高精度的內阻測試儀,非常適用于電池廠家在電芯篩選環節的應用。它采用交流四端子的測試方法,測量不受測試線的阻抗影響,可以很精確的測量電池內阻和電壓。電阻分辨率可達0.1uΩ,電壓分辨率可達10uV。IT5101可以實時測量并顯示內阻和電壓,并輸出監測結果。用戶設置電壓和電阻的上下限,測試儀可以同時判斷阻抗和電壓,超出設定的量程測試儀就報警。另外在產線使用過程中,假如測試探頭接觸不良或斷線,測試儀可以實時檢測出來該故障,屏幕電阻顯示變為--------,從而快速幫助操作人員發現問題。


我們了解電池類型不同,內阻不同。如鎳鎘電池的內阻低,可適用大電流放電及大電流充電;鋰離子電池內阻較高,其內阻一般要求幾十~幾百毫歐;大容量的動力鋰離子電池的內阻一般在幾~幾十毫歐之間。對不同范圍的內阻,使用不同的量程進行測試,可以獲取更高的精度。IT5101有七段量程,可以滿足多種應用。不管是大型單體電池包還是紐扣電池,亦或手機/便攜式電子產品等的小型電池都可以精確測量。


在電池生產過程中,電池的品質把控也很重要。鋰離子電池的安全保障除了產品設計和防濫用措施,很大程度上取決于生產過程控制。艾德克斯IT5101可以把電池內阻測試的結果批量保存,并對其進行統計分析。統計結果呈列表或正態分布圖顯示。電池生產公司生產部門和研發部門可以根據電池內阻檢測的分析結果,對電池的生產情況加以調整,進而提高產品的質量和安全。


同時,為了幫助電池生產公司供應電池測試效率,艾德克斯為IT5100系列電池內阻測試儀配備了不同的探頭測試線,如針型測試線,夾型測試線,端子測試線,方便用戶根據不同測量需求選配。


艾德克斯IT5100系列電池內阻測試儀在電池應用領域使用的很廣泛。很多單位并不生產電池,但他們使用電池,比如筆記本電池生產廠、手機電池組裝廠等等都會用到電池檢測設備。艾德克斯IT5100系列電池內阻測試儀也可以為蓄電池、儲能電池、太陽能電池等供應內阻分析。它可以讓技術人員、產線工人、管理人員更加清楚的了解電池的性能。


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