使用吉时利源表电池综合性能测试方案

随着智能可穿戴设备、物联网产业的兴起,以及新能源技术的普及,作为储能单元的电池越来越受到人们的重视,可重复充电的电池已经成为生活中不可缺少的基本需求。为了增加电池容量,提升电池寿命,科学家和工程师进行了多种尝试,为电池性能提升进行 着不懈的努力。


虽然材料科学一路发展,但锂离子电池性能的提升仍 无法与芯片能力相媲美,电池的能量密度提升相对缓 慢。为了验证不同材料电池在性能上的细微变化,电池研发和测试机构需要有更精密的测试手段,对其进 行准确严格的评估。而对电池使用者来说,如何快速 准确的评估不同厂家电池的性能,也是非常重要的测试需求。


TSP-2000-BAT电池综合性能测试方案使用吉时利源表进行电池性能测试。源表的优点在于精密的四项限输出能力,以及非常高的电压电流回读精度。相比 传统方案使用电源、电子负载分别进行电池的充放电,另外还需要使用额外的电压电流表进行测试,源表只需要一台设备就可以完成电池所有的直流参数测量。 配合泰克方案合作伙伴提供的交流内阻测试设备,可以一次性解决用户在电池测试中遇到的多种问题,包 括高精度电池容量计算,充放电曲线的绘制,电池循环充特性和老化特性测试,电池交流内阻特性等等。 简化电池测试流程,提高测试精度,降低测试成本。



方案特点:


1. 锂离子电池的充放电测试和数据记录:了解电池的充放电特性,记录充放电电流电压变化曲线是电池测 试的基本要求。使用吉时利源表配合软件 TSP-2000- BAT 软件可以大幅度降低电池充放电测试的系统复杂 度,一台仪器就可以完成充放电操作,并高精度记录 充放电过程中的电压和电流数据,同时用图形方式进行显示。


2. 高精度的电池容量测试:由于电池技术的发展,每次技术革新带来的能量密度和容量的提升。电极,电解质和隔膜材料的优化都会带来电池性能的微弱变化, 这就需要测试手段能够高精度的表征电池容量的提升。在传统测试中,很难对电池容量进行精确计算,因为需要对充电或放电过程进行积分操作,同时还需要对 电流进行高精度的连续采集,计算过程相对复杂。


2450 源表的电流测试精度最高可以达到 50pA,在 100mA 量程下的测量精度为 6uA SMU 可以提供极高 的电流测试精度,在Ah和mAh 计算中需要对充电、 放电电流进行连续快速采集,并在时间轴进行积分求得电量。更高的直流精度和更快的采样速率可以提高 电量计算的精准度。


泰克 / 吉时利源表还支持两线 / 四线供电功能,使用四 线供电可以有效消除导线和连接夹具电阻,对电池充 放电产生的影响。




四线供电连接可以消除线电阻影响,更精确的测量电池两端的实际输出电压


3. 循环充放电功能和库伦效率计算:由于电池的充、 放电时间较长,电池性能测试需要花费的时间通常在 几个小时。如果要进行不同倍率的循环充放电测试, 或者老化测试,则需要花费更长的时间,可能长达几 天甚至几周时间。因此,自动化测试手段成为必要条件,通常需要将测试数据自动读入电脑中进行后续分 析,避免重复的人工劳动。


近年来很多相关领域的科学家开始用库伦效率 (Coulounbic Efficiency) 预 测 电 池 寿 命。其中,库伦效率 (CE) = 放电电量 (Qdis) / 充电电量 (Qch) X 100%。在单次充放电过程中,充放电电量变化极小,为了达到精确的库伦效率的测量,需要将电压和电流的测试精度提高到0.01% 附近。吉时利源表超高的电 压和电流测试精度,正好可以满足这一要求。




4. 电池交流内阻测试功能:由于电池自身带有电压,所以不能使用传统的欧姆定律测试电池内阻。行业内定义电池内阻一般采用交流测试方法,测试电池在 1KHz 交流频率下的内阻阻值。由于内部化学材料的影响,电池在不同电量条件下的内阻阻值也不相同。为了了解电池在充放电过程中的内阻变化,可以使用 泰克方案合作伙伴提供的LCR表进行电池交流内阻测试。


为防止充放电电流流入LCR表,在测试过程中,还需要使用特殊设计的隔直夹具,连接电池与LCR表进行测试。




注意:电池与 LCR 表的连接需要通过专用隔直家具,以避免对 LCR 表的损伤




锂离子电池充电过程中电流、电压、电量和内阻的关系曲线


5. 计算和数据处理功能:在充放电过程中,有多组数据被实时记录下来,包括时间,电压,电流,电量,内阻等。在数据处理中,可以选择任意充放电周期中 的任意几组数据进行显示。测量结束后,自动将测试 数据保存保存为 CSV 文件以便后续分析。测量数据也可以重新导入软件,查看数据的图形显示。


系统配置:


2450/2460/2461 吉时利高精度源表




软件 / 硬件:


TSP-2000-BAT 电池综合测试软件

ECA200 高精度 LCR 表


CT8001 隔直测试夹具


CT8902 高频测试线

文章来源北京凡实测控技术有限公司   文章链接:http://www.beijingfanshi.com/syjslyb


2018年10月18日

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