用HIOKI 3561電池測試儀在線測量鋰電池內阻的應用
用HIOKI 3561電池測試儀在線測量鋰電池內阻的應用
當前,手機、數碼相機、筆記本電腦、便攜音樂播放器等電池驅動的產品,已成為我們生活里不可或缺的部分。作為此類產品關鍵零件的電池中,高能量、體積小、重量輕、沒有記憶效果的鋰離子電池,已成為電池界的主流。而且通過改善其特性,鋰電池已經在向混合動力汽車和電動工具等新的市場進軍。
但是,由于誤操作和**品等原因,印象中,鋰電池存在發熱、爆炸等的危險。針對提高電池的**性,有設計性的制造性的等等方法。在此介紹電池在線的檢測,特別是內阻測量的相關內容。
二、制造工序上的**與電池內阻
鋰電池的構造與等效電路圖如下圖所示。
電池在制造工序中產生的**品?離散性的原因
- 電極的接觸**
- 由于充電產生的氣體,而使電極部分的間距增加
- 隔離物的**(損傷等)
- 電解液內的雜質
- 電解液的滲入離散
以上主要原因引會起電池容量的降低,另外還存在由于金屬結晶(Dendrite),扎破隔離物電極引起微小短路(Micro short)造成發熱、熱逸散的情況。
上述的**項目引起電池內阻變化的情況很多。因而在電池生產的檢驗中,內阻的測量是非常必要的。
三、內阻的測量方法
內阻的測量有以下幾種方法
IR損耗測量:測量電池的充電或放電的電流變化(ΔI),一定時間后(譬如在10秒后時)再測量電池電壓的變化量(ΔV),然后通過ΔI與ΔV計算內阻。
交流阻抗測量:對電池施加交流電流,會有與電池的內阻成比例的交流電壓發生(與電池電壓重疊)。可用作為測量信號的交流電流與產生的交流電壓求得阻抗。在電池內阻的測量中,根據一直以來的習慣,通常用1kHz的交流,來測量阻抗的有效阻抗(實部)
各種的方法的特征
IR損耗測量:
測量可包括反應電阻
可在充放電的過程中測量
必需使用電源?負載裝置
測量時間長
對電池有負擔
交流阻抗測量:
無需負載裝置
測量包括液體電阻、電極板電阻(適用與雙層電容,需要非常高頻率測量的場合)
測量時間短
對電池沒有負擔
四、微小短路的檢查
在第2條中關于微小短路進行了描述,此現象會有引起發熱?破裂等事故的可能性,是必須排除的故障。但是,實際檢測上很困難。
通常在充放電后進行老化,測量老化之前與之后的電池電壓,根據電壓下降程度來進行判斷。
即便是**品,電池電壓的降低也非常小,1天中只有數毫伏。因此,使用高精度的電壓計測量,是必要的。0.01%的精度,0.1mV的分辨率的電壓計,是滿足要求的。因為老化需要花費1~數周,時間很長,所以各處都在研究新的檢測方法。
五、在線測量介紹
不知不覺中,全世界的鋰電池年產量已經超過10億。年產量還在逐年遞增。作為移動電話的中心元件,存在嚴格的降低成本的要求,而作為電池廠家,獲得利益越來越困難。為了在其他公司的競賽中獲勝,不但要降低成本,還要求產品具有高性能與高可靠性。
為了響應可靠性的要求,將每生產組各電池的檢驗數據統計、計算離散數據 (統計演算),并在交貨時向客戶提供數據。統計數據還可作為反饋,來改善生產線的工序。此良性循環的**效應是提高質量及降低不合格率。如果降低了不合格率,處理不合格產品所花費的費用也變得少,因而也使降低成本成為可能。
在檢測中,推進自動化也與提高品質相關。手工與目測判斷難免會有一定的差錯,操作者不按照流程使用測量儀器,使判斷基準改變,會產生大量誤判定產品。僅使用測量儀器與計算機或PLC來做出判定,從而杜絕誤判定,測量數據的收集也能夠簡單地實現。
*近,測量器的測量速度也在提高,能以100個/秒非常高地速度進行測量。而通過使用自動化,能夠大大縮短接觸時間,提高生產率,并可預見地削減測量儀器設備,及其維持管理的費用。
六、HIOKI(日置)3561,3560電池內阻測試儀
為了適應電池業界的激烈競爭,日置(HIOKI)公司特別研發了一種新型的適合鋰電池生產廠家使用的內阻和電壓的測試儀HIOKI3561。下面簡單介紹一下HIOKI3561的特點:
- 高分辨率 電阻:0.01mΩ( 300mΩ量程) 電壓:0.1mV(20V量程)
- 高速 10ms內同時測量內阻和電壓(每秒可測100個電池)
- *大可以統計30000個數據,有利于工程管理、品質管理
通過以上指標可以看出HIOKI3561是一款非常適合鋰電池品質檢測的儀器。
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