Каким образом происходит тестирование литиевых аккумуляторов?
На сегодня самый часто используемый аккумулятор это литий-ионный, он находится в большинстве электро-устройствах, а значит и требует проводить очень быстрое тестирование перед поступлением в продажу. Существует множество различных способов тестов аккумуляторной системы, на пример; через измерение внутреннего сопротивления - которое показывало не самые точные результаты, так как в новых видах литий-ионных батарей добавляют специальный химический состав, помогающий удержать внутреннее сопротивление на низком уровне на протяжении долгого времени эксплуатации. Так что омическая проверка не очень надёжна.
Технология быстрой проверки, использует электрохимические методы анализа, в нашем варианте это происходит в виде «динамического отклика» - здесь программа выполняет замер на резвость потоков ионов среди электродов. База анализа временных интервалов, методом состоящих из непродолжительных разрядов импульса – легко замерит время ответа нагрузки и восстановления. Правильно собранный аккумулятор справится с разными нагрузками и очень скоро восстановится. А вот с аккумулятором не лучшего качества сборки, произойдет обратное - он медленно восстанавливается и хуже выдерживает большинство нагрузок. (см. рис. 1)
Таким образом мы измеряем электрохимическое и динамическое значение потока ионов, проходящих через положительные и отрицательные пластины. Качественный аккумулятор демонстрирует быстрое восстановление после недолгой разрядки, в то время как слабый в разы медленнее восстанавливается.
Литий-ионные аккумуляторы обладают разной скоростью "рассеивания". Li-pol с гелеевым электролитом реально быстрее Li-ion в электрохимическом динамическом отклике. Это меняет способ определения точности в измерениях. Уникально подобранные химические вещества и примеси, точно отмеренные компанией-производителем, могут осложнить процесс теста.
Сейчас почти все компании стараются найти лучший и самый эффективный метод тестирования всех видов аккумуляторов, от небольших и до более крупных литий-ионных аккумуляторов состоящих из ряда блоков. Измеряя и анализируя комбинированный метод тестирования временных и частотных интервалов.
Тесты аккумуляторов происходят используя частотные интервалы измеряют в частотах Гц и мГц. В измерениях высоких частот(поток ионов) демонстрирующих способность к сопротивлению.
Но важным измерением для литий-ионной батареи, считаются интервал - средние частоты(переносящие заряд) вместе с низкочастотным интервалом(рассеиванием). Т.е. аккумуляторы которые деградируют теряя ёмкость, определяются как раз в не возможности выдержать заряд, в тесте с медленно-активной диффузией(рассеиванием) в литий-ионе.
Проверка аккумуляторов с частой ниже 1 Гц, нуждается в куда в долгом цикле исследования. Вот, на пример батареи с частотой 1 мГц, нужно 15 минут только на одну проверку, а их нужно несколько раз повторять. На быстрый тест обычно тратят меньше 6 минут. С этим может помочь интеллектуальное ПО для ускорения анализа всех процессов.
Теперь смотрим на (см. рис. 2) неплохой и использованный аккумулятор сканируют частотой от 0.1 Гц - до 1 кГц. Различие в импедансе (-Imp -Z) гораздо сильнее видно в диапазоне между 1 Гц - 10 Гц. Необходимо подчеркнуть, что снятие одиночных резистивных показаний является неполноценной, потому что уровень заряженности и температура создают некоторую путаницу в определение показателей работоспособности. Да и разные архитектуры литий-ионной батареи, и в том числе её возраст могу исказить конечные результаты.
Увидеть разницу в результатах проще в комплексном сопротивлении при частоте 10 Гц. Узнать результат частотного сканирования можно по графику Найквиста. Выглядит он как линейная система с частотами (основной параметр), амплитудой и фазой. На графике ось X - это реальное комплексное сопротивление, а ось Y - воображаемое сопротивление.
А вот пример графика Найквиста на рис. 3
Уже известные нам 3 сектора тестирующие характеристики:
1. Высокие частоты - migration (поток ионов) - резестивные (сопротивление)
2. Средние частоты - charge transfer (переносящие заряд) - кинетический процесс
3. Низкие частоты - diffusion (рассеивание) - диффузия
Участок средних частот понятнее всего, демонстрирует нам характеристики аккумулятора. А низкие частоты предназначены больше для крупных аккумуляторов. Литий-ионная система сильно схожа с свинцово-кислотной поэтому технология быстрого тестирования батарей, применима и для литий-ионных аккумуляторных систем.
Итак:
Нет полноценного способа быстро протестировать аккумуляторов, который cразу определит все ошибки и недоработки, слишком много особенностей не позволяющих верить всей методике. Наиболее точным можно считать тестирование с показателем уровня 9 из 10.
А вот если говорить про проверку одно-цилиндрических батарей, достаточно только тестера, который выдаёт высокоточный результат у батареек с ёмкостью не более 1500 мАч. Сейчас уже есть и будет развиваться дальше технология тестирования для больших ёмкостью литий-ионных аккумуляторов, но время проверки на них будет считаться в минутах, а связанно это с частой семплирования.
Так называемая - "BMS" “Система управления АКБ” постоянно улучшается благодаря; Первый и основной показатель работоспособности - это его ёмкость, ещё она помогает быстрому тестированию, связанным с оценкой ёмкости батареи. Эта же технология применима и в зарядном устройстве оценивающем целостность аккумулятора перед стартом зарядки (индикатор зеленого цвета - подтверждает работоспособность) и гарантирует качество батареи не используя другие устройства для дополнительного тестирования.