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電池自放電測試由一兩個月縮短到倆小時 如何做到

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年10月21日  

在新能源行業中,一件非常令人匪夷所思的事情,就是電池的測試分析。電池的測試為什么那么難?其中非常不容易測試的是電芯的放電。那為什么現在要把電芯的放電放到如此高的位置來看?有幾個原因。第一是對于動力電池,如果它每個電芯自放電不平衡的話,就會給整個電池管理系統帶來很大的問題。第二是對于NB-IoT的產品,應用可能要3年、5年,甚至要10年。在這個過程中,電池的性能可能受到多方面的影響,比如反復的高低溫,自放電,真正可用的電量可能只占到實際電量的一半……在考慮到NB-IoT產品的長期工作要求后,我們就面臨著巨大的挑戰。因此,現在把電池的自放電放到了非常高的位置。

這是EDNChina日前在慕尼黑上海電子展上,從是德科技(Keysight)中國區分銷市場經理饒騫口中聽到的一個非常有趣的狀況。是德科技也是針對這個問題,給出了一個獨特的電池測試解決方案——將原本需要耗費一兩個月的電池自放電測試,縮減到了只需要2個小時即可完成!你一定很想知道他們是怎么實現的吧?!

“以前你要判斷一個電池自放電(漏電很小,越低越好)的話,最簡單的方法是把它擱置在庫房里,擱一個月、兩個月,然后再測量電壓,但是問題是時間耗不起。所以這次我們花了很大的力氣,帶來了兩套做電池自放電測試的系統,它可以在兩個小時之內,甚至在更短的時間中(比如在產線定制當中,可能在幾分鐘之內),就可以完成過去一兩個月甚至半年的測試。這是我們花了很大力氣做出來的一個創新的思路。”饒經理神秘地說。

“做電芯的生產廠,比如比克電池、力神它們做電芯,必須要滿足電芯的自放電均衡,放電越低是越好的。它的電芯交給別的廠家做動力電池,要求嚴格一致。另外,當我們用在NB-IoT的產品里,工程師要選一個型號的電池。如果他要用十年,但結果沒到五年,電量已經跑掉一半,就說明他選的電池不對。而且電池自放電的情況非常復雜,在不同的溫度下都不一樣。比如我在北京就有非常深刻的體會,一到北京單車就不好開了,說明電池受溫度的影響非常大。”

“關鍵是物聯網應用,要求電池要用十年的時間。而且它更換的成本又很高。比如智能水表一般都被封起來了,更換不太容易,更不用說有的水表還裝在地下室,周圍環境對電池的性能又有不同的影響。所以這些都對電池提出了更高的要求。因此,物聯網的發展,反而帶動了電池的發展。”他補充說。

“電池廠商在做測試時非常痛。比如電池大廠LG為了測試電池自放電,用了幾個足球場的廠房。它放一個月兩個月后再測電壓不均衡,電壓放低了就踢出去。”饒經理接著說,“那這個時間成本就太高了。這就意味著它可能有數億的資產就多壓兩個月,因此大家都在尋找一個新的方法。”

那縮減到兩個小時,這個方法是怎么樣實現的?當EDN問到這個問題時,饒經理解釋說,一說這個原理,大家都能明白。這就好比瓶子里裝有水,現在沒有漏。電池自放電就好比瓶子上扎了個小針孔,水在慢慢漏。往外漏的話,水的液面會下降。過去的測試是讓它漏上一兩個月(因為漏的時間短,下降多少看不出來),再去測試看它漏多少。但這需要花時間。

“那現在是怎么做的呢?我用一個非常非常高精度的儀器來監測它的液面高度是多少。然后它漏的時候,我用很小的電流‘一滴一滴地’給它補,補到它液面正好保持平衡,那給它補的這個量就等于它出來的量(電流比電壓好測)。”饒經理透露說,“原理很簡單,但為什么那么多人沒有實現?就是因為精度問題,這個精度太高了。我們用的是我們七位半的萬用表(精度80nA)去監測,旁邊還有一臺電源補電流,然后在補的過程中嚴格保持兩者平衡(10μV以內)。如果一端電壓高于另一端電壓,就等于充電了,所以這兩個液面也需要絕對是平的。所以我要監測這兩個電壓,控制這個電壓,然后控制這個電流跟它又是一致的,實現起來就不容易。”

“目前我們的手段,如果說對于電流、電壓測量的精度,對誰來說都不是很困難。問題在哪?因為這需要一整套閉環控制,也就是說,在測量的過程中要保證一致性和精度問題。”他補充說,“另外就是在整個過程控制的過程中,我們做了無數次的實驗,最后得到了用戶的認可。我們測過的所有的18250的電池,最好的大概是在9μA。有的測出來是200μA,用戶都不信,我這怎么可能有200μA?但就是這樣,200μA的話,沒多長時間就漏差不多了,好的只有幾個μA。”

那這個電池測試結果,能不能給生產廠家有一些建議?饒經理答道,“這個牽扯到幾部分。第一部分,如果說做電芯的廠家,因為不同廠家的生產工藝千差萬別,每個廠家肯定要摻一些雜質或者合成物,或者他選的模可能材質不一樣,這些都會造成自放電的結果不一樣。然后它還要在不同的溫度環境下工作,有的可能需要在零下二三十度、零上五六十度工作,這個時候它就可以迅速獲得自放電的值,從而幫助它來判定工藝的改進對性能的改進有多大幫助,是好還是不好。

“第二是對電池使用廠家。手機不要緊,因為手機是一天一充,不會有這個問題。我們上次去了一個水表廠,它對這個非常關心,因為它電池要用10年。它可能從市面上選一些標準電池(十個二十個),但適不適合使用需要驗證。如果用過去那種方法測自放電,幾個月就過去了。而用這個的話,它很快就能模擬出結果。所以重點我們可以看到這兩方面的應用,給用戶一個更好的判別。”

那市場上是否有競爭對手?饒經理最后回答說:“我們做電池的用戶,以前也試過,但沒有試成,因為他的精度沒達到——他們不是做測量的。因為你到了那個程度,包括你的線怎么連接,怎么加屏蔽,而它的精度很高,一點干擾就會有很大影響,甚至溫度的變化會非常明顯地體現出來。我們有一次測量用戶電池,發現自放電是一個正弦波的樣子,一分鐘變一次。后來發現它的空調一分鐘啟動一次。這里面說白了,就是精度的實現的確很有挑戰。”

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