Was ist das Testen von Lithiumbatterien?
Lithiumbatterien sind Batterietypen, die Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung als positives/negatives Elektrodenmaterial und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwenden. Aufgrund der hochreaktiven Natur von Lithiummetall gelten für die Verarbeitung, Lagerung und Verwendung von Lithiummetall sehr strenge Umweltanforderungen. Die Testtechnologie für Lithiumbatterien spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung moderner Technologie. Dabei handelt es sich um eine Schlüsseltechnologie zur Beurteilung des Zustands und der Leistung von Lithiumbatterien, die deren Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer effektiv verbessert.
Warum einen Lithium-Ionen-Batterietest durchführen?
Lithium-Ionen-Batterien sind leistungsstarke, umweltfreundliche und leichte Energiequellen und werden in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien, wie z. B. Kapazitätsverlust, erhöhter Innenwiderstand und Probleme wie Überhitzung, können jedoch bei ihrer Verwendung erhebliche Sicherheitsrisiken entstehen. Daher wird die Testtechnologie für Lithium-Ionen-Batterien zu einem entscheidenden Element für die Gewährleistung der Benutzersicherheit und die Verbesserung der Batterieleistung. Regelmäßige Tests von Lithium-Ionen-Batterien in elektronischen Geräten ermöglichen die rechtzeitige Erkennung und Beseitigung von Sicherheitsrisiken und bieten Verbrauchern auf dem Markt verbesserte Batteriewartungs- und Testdienste.“
Was ist das Testen von Lithiumbatterien?
Lithiumbatterien sind Batterietypen, die Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung als positives/negatives Elektrodenmaterial und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwenden. Aufgrund der hochreaktiven Natur von Lithiummetall gelten für die Verarbeitung, Lagerung und Verwendung von Lithiummetall sehr strenge Umweltanforderungen. Die Testtechnologie für Lithiumbatterien spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung moderner Technologie. Dabei handelt es sich um eine Schlüsseltechnologie zur Beurteilung des Zustands und der Leistung von Lithiumbatterien, die deren Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer effektiv verbessert.
Testen von Lithium-Ionen-Batterien: Was kann getestet werden?
(1) Zyklenlebensdauer: Die Anzahl der Zyklen, die ein Lithium-Ionen-Akku durchlaufen kann, spiegelt wider, wie oft er wiederholt geladen und entladen werden kann. Abhängig von den unterschiedlichen Einsatzumgebungen können Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen, Umgebungs- und hohen Temperaturen auf ihre Lebensdauer getestet werden.
(2) C-Rate (Rate Capability): Derzeit werden Lithium-Ionen-Batterien nicht nur in 3C-Anwendungen (Computer, Kommunikation und Unterhaltungselektronik), sondern auch in Leistungsbatterien verwendet. Elektrofahrzeuge beispielsweise benötigen unter verschiedenen Bedingungen unterschiedliche Ströme. Da das Lebenstempo immer schneller wird und die Nachfrage nach schnellerem Laden von Lithium-Ionen-Batterien zunimmt, wird es notwendig, die Ladekapazität von Lithium-Ionen-Batterien zu testen.
(3) Sicherheitstests: Sicherheitsbedenken sind für Batterienutzer von größter Bedeutung, sei es die Explosion von Smartphone-Batterien oder Brände in Elektrofahrzeugen. Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien ist ein entscheidender Aspekt, der einer gründlichen Prüfung unterzogen werden muss. Zu den Sicherheitstests gehören Überladung, Tiefentladung, Kurzschlüsse, Stürze, Erwärmung, Vibration, Kompression, Durchschlag und mehr.
(4) Entladung bei niedrigen und hohen Temperaturen: Der Einfluss der Temperatur auf die Entladeleistung von Batterien spiegelt sich direkt in der Entladekapazität und -spannung wider. Wenn die Temperatur sinkt, steigt der Innenwiderstand der Batterie, die elektrochemische Reaktionsgeschwindigkeit verlangsamt sich und der Polarisationswiderstand steigt schnell an. Dies führt zu einer Verringerung der Batterieentladekapazität und der Entladeplattform, was sich auf die Leistung und Energieabgabe der Batterie auswirkt.“
Testprozess für Lithium-Ionen-Batterien
(1) Prüfung der Leerlaufspannung (OCV): In der Produktionslinie von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist die Messung der Leerlaufspannung eine entscheidende Prüfung zur Erkennung fehlerhafter Produkte. Die Spannung der Batterie, wenn sie nicht an eine Last angeschlossen ist, wird als Leerlaufspannung bezeichnet. Aufgrund der Selbstentladungseigenschaften von Batterien nimmt der OCV mit der Zeit allmählich ab. Liegt ein interner Defekt des Akkus vor, kann es zu einer erhöhten Selbstentladung kommen. An der Produktionslinie werden Batterien, deren OCV unter dem angegebenen Wert liegt, erkannt und als fehlerhafte Produkte entfernt.
(2) Überstromschutz- und Wiederherstellungsprüfung: An Smartphone-Akkus wird eine Hochstromentladungsprüfung mit einer elektronischen Last durchgeführt, um die interne Stromabschaltfunktion der Schutzschaltung zu testen. Nach dem Unterbrechen des Entladestromkreises wird die Batterie getestet, um zu sehen, ob sie wieder in den Normalbetrieb übergehen kann.
(3) Prüfung der Betriebstemperatur: Wenn die Batterie hohen Lade- und Entladeströmen ausgesetzt ist, steigt die Innentemperatur schnell an, wobei zwischen der Oberflächen- und der Innentemperatur ein Unterschied von etwa 10 °C besteht. Die Ladetemperatur reicht von 0 °C bis 40 °C und die Entladetemperatur reicht von -10 °C bis 55 °C. Dies impliziert die Notwendigkeit eines präzisen Wärmemanagements, um den sicheren Betrieb der Batterie zu gewährleisten. Hohe Temperaturen können zu thermischem Durchgehen und Gasaustritt führen, während niedrige Temperaturen zu Kurzschlüssen führen können.
(4) Überladungs- und Tiefentladungsprüfung: Bei der Überladungsprüfung wird der Akku mit einer Ladung versorgt, die über der Nennspannung oder dem Nennstrom liegt, um Überladebedingungen zu simulieren. Beim Tiefentladungstest wird die Kapazität des Akkus über den Nennbereich hinaus verringert, um Tiefentladungsbedingungen zu simulieren.
(5) AC-Innenwiderstandsprüfung: Der Innenwiderstand ist ein entscheidender Indikator für die Bewertung der Leistung von Lithium-Ionen-Batterien. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Bewertung der Batteriequalität in Bezug auf Batteriedesign, Produktionsprozesse, Versandkontrolle, Batterienutzung und Überlegungen zum Ende der Lebensdauer. Während der Innenwiderstand einer Batterie im Idealfall Null sein sollte, gibt es in der Realität verschiedene Gründe für ihre Existenz. Wenn die Batterie schwächer wird, erhöht sich der Innenwiderstand. In der Zellproduktionslinie werden fehlerhafte Produkte durch den Vergleich des Innenwiderstands qualifizierter Produkte mit denen, die getestet werden sollen, erkannt. Es gibt zwei Methoden zur Messung des Innenwiderstands: die Wechselstrommethode (AC-IR) und die Gleichstrommethode (DC-IR).“
Batterietests spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Qualität und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien, der Verlängerung ihrer Lebensdauer und der Förderung der Entwicklung von Anwendungen mit Lithium-Ionen-Batterien.
