如何测量锂离子电池的自放电电流

+ 电池 自放电分析仪

直接测量电池自放电电流

采用恒电位法测量锂离子电池的自放电电流，需要一个低噪声、高稳定性的直流电源、一台能够测量极微小电流的微安表，以及受控的电池环境条件。测量始于一块已休整的电池，其开路电压（OCV）在充电或放电后已趋于稳定。在将直流电源连接至电池之前，需将其调节至尽可能接近该开路电压（OCV）。连接后，电源将电池维持在基本恒定的电压和荷电状态（SOC）下，同时微安表测量流经电源与电池之间的电流。随着电池内部自放电过程的持续，外部电源会逐步补充本应从电池中流失的电荷。当电源与电池达到平衡后，外部提供的电流即等于电池的自放电电流，从而可直接测量随时间推移的电荷损失。这种恒电位自放电测量法与“开路电压差（delta-OCV）”法不同，后者是通过长时间内微小的电压下降来推算自放电量。由于锂离子电池在大部分SOC范围内电压变化微乎其微，delta-OCV测试可能需要数天至数周的监测时间。而直接测量自放电电流则能精确测定与电荷损失相关的电流，并可在数小时内（甚至更短时间）获得可用结果，具体取决于电池状态和测量目标。

电池制备和环境控制决定了所测电流稳定在真实自放电水平的速度。充电或放电后，电池内部的电荷重新分布可能会持续较长时间；尚未达到平衡状态的电池最初可能会输出或吸收额外的电流，该电流会随时间衰减，并叠加在所需的自放电电流之上。温度也必须保持稳定，因为锂离子电池的电压具有温度系数，每升高1摄氏度，电压可能发生数十微伏的变化。充电状态（SOC）也会影响测量结果：在低SOC条件下，自放电电流会显著减小，使得电流更难分辨，而电压的温度系数通常会增大。在数据采集过程中，工程师应持续记录电池的电流、电压和温度，以便结合环境和电气条件来评估电流的稳定过程。所得的电流-时间曲线显示了系统向平衡状态的趋近过程；当曲线趋于平稳时，外部电源正在为电池提供与自放电电流相当的电流。在记录的 18650 电池示例中，一节 2.4 Ah 的电池在两小时后稳定在 7 µA 左右，而自放电过高的电池则在几分钟内就与主要群体出现了明显差异。对于多节锂离子电池的自放电测试，比较对齐后的电流曲线还能帮助工程师区分正常电池群的行为与异常高的自放电现象，同时保留电压和温度记录以提供测量背景信息。

锂离子电池自放电电流测量方案

进行测试时，需将稳定的直流电源与电池的开路电压匹配，并测量为将电池维持在恒定电压和恒定荷电状态所需的供电电流。是德科技的自放电测量解决方案将自放电分析仪与自放电分析软件相结合，用于恒电位锂离子电池的自放电电流测量。该分析仪在施加电压前将施加的测量电压与电池的开路电压（OCV）匹配，并保持施加电压的稳定性，从而减少可能延长稳定时间或表现为电流噪声的干扰。该软件提供图形化界面，用于配置测量参数并分析随时间记录的电流、电压和温度数据。这些功能共同支持直接进行恒电位自放电测量，同时为工程师提供解读稳态过程和确定稳定电流水平所需的电学和热学数据。

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