— 测试挑战 —
锂电池或电芯的自放电测试周期和直接测量?
— 测试描述 —
物联网产品宣传“10年不换电池”,除了要求产品本身的低功耗特性, 还要求电池本身自放电非常小。 举个例子,例如一个10000mAH (比手机电池容量还要大)的电池, 如果自放电率是50uA, 10年就是 10年 X 365天 X 24小时 X 50 uA = 4380 mAH, 约50% 的电能被自身漏掉了,所以有效的电池电量其实只有50%——真是滴水石穿啊!
另外,新能源汽车的动力电池通常是由数百、甚至上千个电芯组合而成。同一个电池内所有电芯有严格的一致性要求,包括:容量、电压、内阻,这些基本可以保证新电池内的电芯是均衡的。
▲ 动力电池(左)电芯(中)电芯规格一致(右)
然而,很多电池在一段时间后,发现电池新能有非常明显的下降,主要的原因是电芯的自放电导致的个体差异,打破了初始的“均衡状态”。
▲ 电芯的状态高低不一
▲ 放电时,有些电池先放完毕
▲ 充电时,有些电池先充满
所以,电芯的自放电大小以及自放电特性一致无论对物联网产品、或者动力电池都至关重要。然而,传统的电池自放电测试采用 开路电压OCV1 - 长时间静置(等待时间 n天)-开路电压OCV2, K = (OCV1-OCV2)/n天 来表征 电池自放电快慢。
该方法存在测试耗时长,测试结果K值没有实际物理含义,无法和电池电量mAHr对应缺陷。
— 测试结果 —
是德科技创新性自放电测试方案BT2191A(研发)或BT2152(生产),将自放电测试时间缩短至数小时、甚至分钟级别,且可精确测量自放电电流绝对值(uA),而不是以上K值。
上图中,左图为传统K值测试方法,等待自放电引起的电压可以容易区分,本质是测电量,所以时间长;
右图为BT2191A测试方法,通过注入特定的电流Ism,使得电芯电压(容量)不变的电流即为Isd。
其本质是测速度(电流),所以时间短。
某电池的测试结果如图所示,大约1.5小时。
电流不再变化时,即达到Ism=Isd,约159uA。