锂离子电池内阻测试浅述

2016-09-29 08:43:39来源: 21ic
锂离子电池因其高电压、高比能量、无记忆效应以及高循环性能等特点,迅速发展成为最重要的电源产品,已广泛应用到消费电子、汽车工业、军工航天、医疗等众多领域。随着中国对新能源汽车、充电桩等产业的重点扶持,锂电池产业在中国市场也空前火爆。在《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中已将锂离子电池列为行业发展的重点。 随之而来,与之匹配的检测方法、标准以及设备也在逐步完善中。

随着GB/T 18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》、GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》、《锂离子电池行业规范条件》等众多标准出台,对锂离子电池的检测越发严格,对所有类型的锂离子电池行业上下游生产企业也提出了更高要求。

在电池的研发和生产过程中,电池的充放电率、高中低倍率放电特性、大小电流过放电特性、常温高温低温内阻特性、容量分布测试等可靠性测试,以及电池内部短路、持续充电、强迫放电等电流电阻安全测试都是必不可少的。那在这些测试中,电池内阻的检测都是非常关键的一步。

电池内阻作为锂电池最重要的内部参数之一,与电池的性能检测、寿命评估和能量管理都有着非常紧密的联系,是衡量电池性能的一个重要技术指标。但在实际应用中,却存在不少的问题:

(1) 当充/放电时,阻抗是影响电气特性及效率的因素之一。电池包通常由不同节数的单体电芯串接而成,若电芯间的内阻差异很大,则也会严重影响整个电池包的放电能力。因此获取单体电芯的内阻值并进行系统的分析,也是电池的必测项目。

(2) 电池内阻是决定电池耐充电及耐放电电流大小的关键,在锂电池PACK工艺生产流程中,对电芯进行检验的电池内阻测试仪一般功能简单,测量信息量少,检测精度不高,数据后期处理简单,缺少在线检测和检测高电压大容量电池和电池组的能力。

(3) 2015年发布的《锂离子电池行业规范条件》中,对电池内阻的测量提出了新的要求:对于多芯电池组的组成电池,应具有开路电压和内阻在线检测能力,检测精度分别为1mV和1mΩ。

为了解决众多厂商在电池内阻测试中遇到的难题,艾德克斯推出了IT5100系列电池测试仪。IT5100系列为用户提供在线和离线两种内阻测试仪。其中在线内阻测试仪通过对电池内阻的在线测量和分析,可以快速而准确的得到各个单体电池内阻在使用或充电过程中的动态变化,从而判断电池是否失效。一般在线内阻测试仪配合电池包充放电循环寿命测试较多,可反映出整个寿命周期中,电池包内部单体电芯内阻所呈现的动态变化。IT5102在线内阻测试仪可同时监控16个单体电芯内阻变化,并且支持最多17台主从并联,将单体电芯测量数量扩展到272个,电压电阻测量分辨率最高可达 0.1mV、0.1mΩ。满足《锂离子电池行业规范条件》中对多芯电池组的组成电池测试的要求。

IT5102在线内阻测试仪还可以用于科研院校及电池生产企业的研发部。众所周知,在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大。低温环境会降低锂电池的性能。当电池暴露在低温环境下时,电池的化学物质活性显著降低,电池内阻增大,带载能力下降。如何保证锂电池在没有任何保温措施下在低温环境稳定工作,目前还没有很好的解决办法,但很多研究机构正在研究该问题。IT5102在线内阻测试仪可以在线监测低温环境下的电池工作过程中内阻变化,为研究提供更多的有效数据。

此外,艾德克斯便携式离线电池内阻测试仪IT5101也是款功能强大、高精度的内阻测试仪,非常适用于电池厂家在电芯筛选环节的应用。它采用交流四端子的测试方法,测量不受测试线的阻抗影响,可以很精确的测量电池内阻和电压。电阻分辨率可达0. 1uΩ,电压分辨率可达10uV。IT5101可以实时测量并显示内阻和电压,并输出监测结果。用户设置电压和电阻的上下限,测试仪可以同时判断阻抗和电压,超出设定的量程测试仪就报警。另外在产线使用过程中,如果测试探头接触不良或断线,测试仪可以实时检测出来该故障,屏幕电阻显示变为“--------”,从而快速帮助操作人员发现问题。

我们知道电池类型不同,内阻不同。如镍镉电池的内阻低,可适用大电流放电及大电流充电;锂离子电池内阻较高,其内阻一般要求几十~几百毫欧;大容量的动力锂离子电池的内阻一般在几~几十毫欧之间。对不同范围的内阻,使用不同的量程进行测试,可以获取更高的精度。IT5101有七段量程,可以满足多种应用。不管是大型单体电池包还是纽扣电池,亦或手机/便携式电子产品等的小型电池都可以精确测量。

在电池生产过程中,电池的品质把控也很重要。锂离子电池的安全保障除了产品设计和防滥用措施,很大程度上取决于生产过程控制。艾德克斯IT5101可以把电池内阻测试的结果批量保存,并对其进行统计分析。统计结果呈列表或正态分布图显示。电池生产企业生产部门和研发部门可以根据电池内阻检测的分析结果,对电池的生产情况加以调整,进而提高产品的质量和安全。

同时,为了帮助电池生产企业提供电池测试效率,艾德克斯为IT5100系列电池内阻测试仪配备了不同的探头测试线,如针型测试线,夹型测试线,端子测试线,方便用户根据不同测量需求选配。

艾德克斯IT5100系列电池内阻测试仪在电池应用领域使用的很广泛。很多单位并不生产电池,但他们使用电池,比如笔记本电池生产厂、手机电池组装厂等等都会用到电池检测设备。艾德克斯IT5100系列电池内阻测试仪也可以为蓄电池、储能电池、太阳能电池等提供内阻分析。它可以让技术人员、产线工人、管理人员更加清楚的了解电池的性能。

关键字:锂离子  电池内阻测试

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016092917479.html
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