來料檢驗的電池單元測試注意事項

雖然已經(jīng)寫了很多關(guān)于研發(fā)實(shí)驗室中的電池測試或在工廠制造過程中的電池測試的文章，但讓我們轉(zhuǎn)向來料檢查的電池測試這個話題。本文介紹了處理此過程的測試策略。例如，考慮將中國工廠生產(chǎn)的電池交付給美國的電池供電工具制造商。應(yīng)考慮哪些進(jìn)貨檢驗測試？

首先，我建議將這些電池片檢查測試以及電池片購買者對測量精度要求和合格/不合格限制的要求一起推回給電池供應(yīng)商。

假設(shè)電池購買者將執(zhí)行進(jìn)貨檢驗測試，應(yīng)考慮的常見電氣測試是 OCV、ACIR、DCIR 和可能的選擇性性能測試。這是基于沒有特定條件的一般測試策略，考慮到電池在其最終應(yīng)用中的使用環(huán)境。

進(jìn)貨檢驗的常見測試

OCV （開路電壓）

這是最容易測量的，也是最能說明細(xì)胞的信息。如果 SOC% 錯誤，因為它沒有被收取到正確的容量，那么 OCV 是否超出目標(biāo)傳入到達(dá)規(guī)范將很明顯。如果電池的自放電過大，OCV 將再次超出目標(biāo)規(guī)格。如果電池完全衰竭，OCV 將揭示這一點(diǎn)。圖 1 顯示了測量 OCV 的示例儀器。

是德科技1. Keysight DAQ970A 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供帶有多路復(fù)用卡的數(shù)字萬用表（DMM），適用于掃描單元 OCV。

ACIR（交流內(nèi)阻）

這是一種快速測量，通?？梢耘c OCV 一起完成。因此，ACIR 的實(shí)施成本低，因為設(shè)備便宜，夾具與 OCV 測試中使用的夾具相同，并且測試時間短——所有這些都使 ACIR 成為一個不錯的選擇。ACIR 不會具體告訴您有關(guān)電池的太多信息，但與 OCV 一樣，如果 ACIR 超出規(guī)格，則說明有問題。這就像醫(yī)生給你量體溫;它快速、簡單，并且可以表明有問題，但它不會提供太多的診斷。

在這種電池進(jìn)貨檢查的情況下，不合格的 ACIR 無法了解有問題的 ACIR 的根本原因。因此，ACIR 可用作品質(zhì)因數(shù)。查看本文，了解有關(guān) ACIR 的更多見解。

DCIR（直流內(nèi)阻）

這種測量比 ACIR 更好，因為它確實(shí)揭示了細(xì)胞的一些非常具體的東西。如果電池用于高峰值電流的應(yīng)用，那么仔細(xì)檢查 DCIR 將至關(guān)重要。但是，DCIR 需要大電流才能進(jìn)行測量。當(dāng)同時測試多個電池時，提供多個高電流通道可能很昂貴。

另一方面，將單個大電流源多路復(fù)用到多個電池以進(jìn)行此測量是一項挑戰(zhàn)，因此創(chuàng)建一個可以快速循環(huán)通過多個電池的設(shè)置是一個真正的挑戰(zhàn)。這篇關(guān)于電子設(shè)計的技術(shù)文章提供了對 DCIR 的進(jìn)一步見解。

性能測試

當(dāng)電池購買者決定使用哪個供應(yīng)商時，購買者將對樣品電池進(jìn)行廣泛的性能測試，以確定這是否是適合應(yīng)用的電池。這些廣泛的性能測試將包括負(fù)載模式測試（例如，電動汽車的駕駛循環(huán)）、循環(huán)壽命、容量、熱行為、電阻與 SoC 和自放電等測試。圖 2 顯示了一個測量自放電的示例儀器。

是德科技2. Keysight BT2152B 自放電分析儀只需不到一個小時即可直接測量鋰離子電池的自放電電流，因此無需等待數(shù)天或數(shù)周才能更換電池 OCV。

持續(xù)運(yùn)行這些測試的成本很高。但是，來自進(jìn)料流的樣品測試具有經(jīng)濟(jì)意義，以確保電池供應(yīng)商工藝中的漂移（或者更糟糕的是，工程變化）足夠小，以使電池保持在電池購買者的目標(biāo)要求范圍內(nèi)。

雖然到目前為止討論的都是關(guān)于一般電池特性的，但應(yīng)考慮關(guān)注特定質(zhì)量的區(qū)域進(jìn)行檢查。例如，如果由于電池管理系統(tǒng) （BMS） 的設(shè)計而匹配電池很重要，那么 OCV 和容量檢查測量就至關(guān)重要。如果您懷疑供應(yīng)商存在自放電質(zhì)量問題，則應(yīng)將其添加到檢驗中。

請注意，這些檢查可以作為進(jìn)貨檢查完成，也可以由供應(yīng)商作為 cell 數(shù)據(jù)報告，我認(rèn)為這是更可取的方法。

實(shí)現(xiàn)與 Cell 供應(yīng)商的關(guān)聯(lián)

當(dāng)將電池測試重新交給電池供應(yīng)商時，電池購買者可能有興趣對進(jìn)來的電池進(jìn)行樣品審計，以便與電池供應(yīng)商的測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)。

供應(yīng)商經(jīng)常提供 ACIR。ACIR 作為一種簡單的品質(zhì)因數(shù)類型的測量，是將傳入的 ACIR 檢測結(jié)果與供應(yīng)商的測量結(jié)果進(jìn)行比較的好方法。通過密切跟蹤 ACIR，您可以查看細(xì)胞是否在變化細(xì)胞、批次、月與月等。您需要建立質(zhì)量限值，將測量準(zhǔn)確度考慮在內(nèi)，以確定可容忍的 ACIR 漂移量，或者 ACIR 漂移是否存在問題。

要將您的結(jié)果與供應(yīng)商的結(jié)果進(jìn)行比較，您必須了解在供應(yīng)商處制造 ACIR 的條件，例如設(shè)備類型及其準(zhǔn)確性。只有這樣，您才能將您的結(jié)果與供應(yīng)商在不同條件下的結(jié)果進(jìn)行比較。

如果在相同的條件下執(zhí)行相同的測量，并且兩種設(shè)置都經(jīng)過校準(zhǔn)，那么在兩臺儀器的測量精度誤差范圍內(nèi)，您應(yīng)該獲得相同的 ACIR 結(jié)果。然而，這有很多“如果”。

雖然來料檢驗測試設(shè)置通常是基本的自動化甚至手動測試設(shè)置，但在電池制造環(huán)境中，這種測試將通過自動化設(shè)置完成。這意味著即使使用相同的儀器，這兩種測試設(shè)置也存在根本差異。

只需從 ACIR 儀表的數(shù)據(jù)表中讀取規(guī)格，就可以對系統(tǒng)級精度進(jìn)行合理的評估，但是，它不會考慮 ACIR 儀表之外的系統(tǒng)任何部分，例如環(huán)境條件或布線設(shè)置或多路復(fù)用或接觸。

例如，研究表明，與通過直接連接到電池測量 ACIR 相比，使用多路復(fù)用器進(jìn)行的 ACIR 測量會導(dǎo)致 ACIR 測試結(jié)果發(fā)生變化。

圖 3 比較了使用直接逐個連接到 32 個單元的 ACIR 計進(jìn)行的 ACIR 測量，以及使用通過 32：1 多路復(fù)用器連接到單元的同一 ACIR 計進(jìn)行的 ACIR 測量。綠色的直接測量低于紅色的多路復(fù)用測量，顯示了多路復(fù)用器的影響。這表明，由于測試系統(tǒng)中其他因素的影響，簡單地使用相同的儀器并不能保證相同的結(jié)果。

3. 所示是對 32 個電池進(jìn)行的 ACIR 測量的比較，這些電池直接連接到電池（綠線）和通過多路復(fù)用器進(jìn)行連接（紅線）。

與其依賴供應(yīng)商和買方使用相同的儀器之間的相關(guān)性，不如簡單地從供應(yīng)商那里獲得關(guān)于實(shí)際測量精度的真正基于計量的確定，這將更加可靠。這將基于對設(shè)備及其精度、溫度/濕度變化及其對精度的影響，以及布線、多路復(fù)用和其他影響精度的因素的分析。

采用這種方式將產(chǎn)生一個涵蓋所有相關(guān)參數(shù)的單一系統(tǒng)級規(guī)范，并清楚地描述電池供應(yīng)商的數(shù)據(jù)預(yù)期性能。此信息使您能夠更好地將供應(yīng)商的測試設(shè)置的結(jié)果與您的設(shè)置相關(guān)聯(lián)，而不管差異如何。

總結(jié)

在考慮對購買的電池進(jìn)行進(jìn)貨檢驗時，一個合理的建議是從“有點(diǎn)太多”的檢驗開始，然后在確定供應(yīng)商是否可靠時降低檢驗水平。同樣，如果這些檢驗表明入庫質(zhì)量不可接受，則需要進(jìn)行更多檢驗。

OCV 和 ACIR 是兩種快速且成本低廉的測量方法，至少應(yīng)考慮對 OCV 和 ACIR 進(jìn)行 100% 的進(jìn)料檢驗。如果結(jié)果始終良好，您可以將其回滾到采樣方法。

如果 DCIR、容量檢查和自放電是電池在最終應(yīng)用中成功的關(guān)鍵參數(shù)，那么建議對這些參數(shù)也進(jìn)行 100% 檢查，直到您確定供應(yīng)商的質(zhì)量。然后轉(zhuǎn)到采樣。