锂电池测试设备解决方案

　

 相对于其它化学电池，锂电池具有许多优势。例如，与镍氢电池或镍镉电池相比，锂电

池更轻，没有记忆效应，并且自放电速率更

 慢。锂电池已被广泛用作智慧手机和笔记本电

脑等现代电子设备的充电电池。由于清洁能源要求，在电动汽车、电动工具和能量储存等高
功率应用中，锂电池最近也颇受欢迎。
　　随着锂电池的快速增长，制造过程中使用的测试设备也变得非常重要。锂电池测试设备
的典型功能如下所示
　　化成和分级：电池单元组装完成后，各单元必须经历至少一个精确控制的充放电循环
以启动工作材料，将其转化成可用形式。电池供

 应商还可以利用此过程将电池单元分为不

同的性能组别，以便根据可选规格进行销售，这称为

“分级”.

　　循环和特征测试：循环是指对电池单元和电池组进行多次充电和放电，以执行寿命和
可靠性测试。特征是指详细地测量电池的技术

 特性。一般而言，两种测试均需要很长时间，

通常会超过

1 天，而且仅在实验室对选择的一些电池样品进行测试。

　　功能测试：在交付给最终客户之前，为确保每个电池单元和电池组能够正常工作，制
造之后必须对每个电池进行功能测试。为了缩短

 测试时间，功能测试是一个简化的测试，

只包括一些必要的项目。
　　系统设计考虑和主要挑战
　　测试时间是决定锂电池生产率的一个重要因素。锂电池单元的一般化成时间是

2 个小时

到

5 个小时，由于单元内部的材料属性，此时间无 法压缩。为了同时测试许多电池以提高

产量，锂电池测试仪的通道数很高，最高达到

1024 个通道或更多。此外，锂电池容量越高，

则所需的充电电流越大。这意味着锂电池测试系统的功耗可能非常高，因此，锂电池测试仪
的第一个挑战是提高能源利用效率。最近，开关

 测试仪越来越多，它实现了比传统线性测

试仪更高的效率。此外，高级电池测试设备已经实现了能源循环利用技术。
　　锂电池测试仪的第二个挑战是对充放电循环进行更精确的控制。为了缩短充电时间，多
数用户首先选择恒流（

CC）充电模式，然后切换到 恒压（CV）充电模式。这就要求精确控

制恒流模式与恒压模式的转换，避免过冲（过充电）。此外，能源损耗产生的热量会引起漂
移，影响系

 统的精度和安全性。

　　锂电池测试仪的第三个挑战是降低测试成本，以便与其它种类的电池竞争。除了测试仪
本身的成本以外，测试时间和能耗也是测试成本

 的重要组成部分。锂电池测试仪设计者需

要使用某些先进的拓扑结构和技术来降低成本，同时不影响精度。
　　充电或放电过程中，如果电池的温度超过额定值，电池寿命可能会缩短。最差情况下，
过高的温度可能会导致电池破裂，甚至起火。鉴

 于这些原因，在充放电循环中，必须监测

和控制锂电池单元的温度。
　　系统框图
　　锂电池测试系统的高层次概貌如下所示：