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设计精确的多功能锂离子电池测试解决方案 [复制链接]

     锂离子 (Li-ion) 电池既可以在小型电子设备中使用,也可以在非常大的应用中使用,因此它们在尺寸、电压和外形上会有很大的变化。但是,这种宽泛性意味着电池
制造商必须购买和维护每种电池类型的测试解决方案,相关的资本投资将变得非常之大,直接占电池最终成本的 20%。显然,需要一种灵活的测试解决方案来处理更广泛的电池电压、容量和物理尺寸。创建全面的通用测试设备具有挑战性,因为图 1 所示的市场需要一个具有成本效益的解决方案。
     在本文中,我们将重点介绍分立式解决方案在满足当前和未来的电池测试挑战方面相对于集成解决方案的优势,并举例说明高度灵活的电池测试设计。

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      在电池组装过程之后,每个锂离子电池都要经过逐渐充电,在此期间,它会形成固体电解质膜 (SEI)层,这对于锂离子电池的长期功能至关重要。如果此过程控制不当,电池可能会损耗多达 50% 的容量。因此,测试设备必须能够精确控制 SEI 层的厚度,这可以将容量损耗降低到 5% 以下。许多应用使用由多节电池以串联和并联配置连接而成的电池组,以实现更高的输出电压和更大的能量容量。专为电池组设计的测试电池增加了其自身的复杂性,因为电池组中的所有电池不仅在尺寸和容量上需要完全相同,而且在阻抗和使用寿命等参数上也要完全相同。考虑到电池阻抗和容量的内在过程变化,测试变得至关重要,这不仅是要排除有缺陷的电池,而且还要挑选出相同的电池以组成电池组。

     与所有大批量生产的东西一样,总有一小部分电池会被证明存在缺陷。锂离子电池的潜在爆炸特性及其能量存储密度在测试环境中进行充放电时需要较高的操作安全性。因此,电池测试仪必须包括针对各种系统故障的保护措施,进而提高整体设备的稳健性和可靠性。当今的测试设备是针对特定电池类型设计的。测试更大的电池需要更大的电流,因此电池测试仪需要更大的硅片、电感器、磁性元件和布线,以及更粗的电线。生产小型电池(电流要求较低)的电池制造商通常会使用专门针对较低电流电平进行优化的测试仪,而使高电流电池测试仪处于空闲状态。

     拥有一个能够同时测试较小和较大电池的测试仪将减少这种冗余,从而降低电池生产的总体成本。为了尽可能地提高电池的容量和质量,电池制造商在电池化成过程中不断改进充放电曲线。而且,由于可以使用测试设备来开发新的电池技术,尝试新技术并获得竞争优势,因此电池制造商希望测试设备制造商提供更多功能。让我们仔细研究一下为该应用设计集成解决方案如此困难的原因所在。


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