17208M-5-12C高精度充放電測試機

何謂非侵入性分析

鋰離子電池芯劣化分析可歸納為侵入性(invasive)與非侵入性(non-invasive)分析，其中非侵入性分析具備以下優(yōu)勢: (1)電池劣化的證據(jù)可被完整保留；(2)最大化降低外界因子對電池狀態(tài)的影響而新增變異；(3)可透過特定的量測儀器設(shè)備辨證已知的電池參數(shù)，并系統(tǒng)化歸類電池老化機理。因此，無論是在電池材料性能的評價、電池選型或電池劣化研究，皆被廣泛采用并獲得豐碩的成果。

典型的非侵入性劣化分析方法：差分電壓-增量分析(DV-ICA)

差分電壓(DV)與增量容量(IC)是常被用來進行非侵入性的電池劣化機制手法之一。最常見的實施方法是在特定的循環(huán)老化次數(shù)后穿插DV-IC的劣化分析測試，并透過極低速率的充放電流(~C/25)將極化效應(yīng)最小化以獲得近似理想的OCV-Q關(guān)系，并藉由一階微分來繪制出DV及IC曲線，如下圖一曲線及特征峰會隨著電池老化的程度而產(chǎn)生偏移，對于 X-Y軸參數(shù)的偏移程度可被用來衡量電池劣化，也就是鋰離子存量損失(LLI)與活性材料損失(LAM)的程度，進而推估潛在的老化機制，如下表一[4]。此外，由于高精密的DV曲線可以有效識別全電池中正負(fù)電極在特定電位相變化，借此來推斷正極與負(fù)極的劣化狀態(tài)，無須使用參考電極來辨證。

▲圖一、電池在不同循環(huán)充放電次數(shù)下DVA曲線變化示意圖

▲表一、IC-DV 曲線的變化與對應(yīng)的劣化指標(biāo)、潛在的老化機制和相關(guān)的效應(yīng)之間的關(guān)系

使用差分電壓-增量分析(DV-ICA)的挑戰(zhàn)

要高效率地取得精密的DV-IC曲線必須克服以下挑戰(zhàn)：

1、目前的充放電設(shè)備缺乏較高的電壓和電流精度和準(zhǔn)確度。

2、必須透過平滑算法清楚地辨識DV-IC曲線及其特征峰，且存在數(shù)據(jù)過度修 改和失真的風(fēng)險。

3、針對不同材料體系電池創(chuàng)建平滑算法非常耗時。

Chroma的解決方案

若要最簡易又快速地解決上述所面臨的問題，最好的方式就是采用高精確度量測設(shè)備，除了讓電流全程輸出穩(wěn)定，確保長時間電壓與電流量測具備超高質(zhì)量精準(zhǔn)度，更要最大化降低溫度與內(nèi)部量測噪聲的影響，以獲得清晰可辨的DV-IC曲線及特征峰。Chroma 17010系列為此應(yīng)用推出全新Model 17208M-5-12C超高精度充放電機，其量測精密度最高達<±0.001% of F.S.，為電池劣化評估提供更精準(zhǔn)且有效率的解決方案。

▲17208M-5-12C DV-IC曲線圖實測結(jié)果