バッテリーの劣化は、電気自動車、再生可能エネルギー貯蔵、携帯型電子機器など、バッテリーに依存するさまざまな産業において重大な懸念事項です。バッテリーDCIRテスターのサプライヤーとして、バッテリーの劣化監視にテスターを使用する可能性についての質問によく遭遇します。このブログでは、バッテリーDCIRテスターとバッテリーの劣化モニタリングの関係を掘り下げ、原則、利点、制限を調査します。
バッテリーの劣化を理解する
バッテリーの劣化とは、時間の経過とともにバッテリーの性能が徐々に失われ、使用されることを指します。これは、容量の低下、内部抵抗の増加、電圧の低下など、いくつかの方法で現れる可能性があります。過充電、深い放電、高温動作、充電数などのバッテリーの劣化に寄与する複数の要因があります。
バッテリーの容量は重要なパフォーマンスインジケーターです。バッテリーが分解すると、電気エネルギーを保管および供給する能力が低下します。一方、内部抵抗は、バッテリーの効率に重要な役割を果たします。内部抵抗の増加は、充電と放電中の熱としてより多くのエネルギーが消散することにつながり、バッテリーの全体的なエネルギー変換効率を低下させます。
バッテリーDCIRテスターとは何ですか？
バッテリーDCIRテスターは、バッテリーの直接電流内部抵抗（DCIR）を測定するように設計されたデバイスです。 DCIRは、バッテリーの内部電気特性を反映する重要なパラメーターです。短い持続時間DC電流パルスをバッテリーに適用し、結果の電圧変化を測定することにより、DCIRはオームの法則（$ r = \ delta v/\ delta i $）を使用して計算できます。
当社は、さまざまな高品質のバッテリーDCIRテスターを提供しています。N5831シリーズスーパーキャパシタ/バッテリー容量＆DCIRテスターそしてN5800シリーズスーパーキャパシタ/バッテリー容量＆DCIRテスター。これらのテスターには、リチウム、鉛 - 酸、ニッケル - 金属水素化物バッテリーなど、さまざまな種類のバッテリーに正確で信頼性の高いDCIR測定値を提供する高度な技術が装備されています。
バッテリーの劣化監視にバッテリーDCIRテスターを使用します
原理
バッテリーの内部抵抗は、その分解状態と密接に関連しています。バッテリーが分解すると、バッテリー内の化学反応が変化し、固体電解質間期（SEI）層の形成、電極材料溶解、およびその他の現象につながります。これらの変化は、バッテリーの内部抵抗を増加させます。したがって、バッテリーDCIRテスターを使用してバッテリーのDCIRを定期的に測定することにより、バッテリーの劣化の初期兆候を検出できます。
たとえば、リチウム - イオンバッテリーでは、サイクリング中のアノード表面上のSEI層の成長は、内部抵抗の増加の主な原因の1つです。 DCIRを監視することにより、SEI層の特性と厚さの変化を観察できます。これは、バッテリーの老化プロセスを示しています。
利点
- 早期検出：バッテリーDCIRテスターをバッテリーの劣化モニタリングに使用することの重要な利点の1つは、初期段階で劣化を検出できることです。 DCIRを継続的に監視することにより、バッテリーの容量または電圧が大幅な分解を示す前に、内部抵抗の小さな変化を検出できます。これにより、バッテリーのタイムリーなメンテナンスまたは交換が可能になり、予期しない故障が防止され、ダウンタイムが短縮されます。
- 非侵襲的：DCIRの測定は非侵襲的方法です。バッテリーの分解や複雑な電気化学的手法を使用する必要がある他のバッテリーテスト技術とは異なり、バッテリーDCIRテスターは、電流パルスをバッテリー端子に適用し、電圧応答を測定します。これにより、現実の世界アプリケーションでの現場バッテリー監視のための便利で実用的な方法になります。
- クイック測定：DCIR測定は短時間で完了できます。これは、電気自動車の充電ステーションや大規模なバッテリーエネルギー貯蔵システムなど、バッテリーの健康の迅速な評価が必要なアプリケーションで特に役立ちます。
制限
- 動作条件の影響：バッテリーのDCIRは、温度、充電状態（SOC）、健康状態（SOH）などのさまざまな動作条件の影響を受けます。たとえば、バッテリーの内部抵抗は一般に温度の上昇とともに減少します。したがって、劣化モニタリングにバッテリーDCIRテスターを使用する場合、これらの要因の影響を考慮し、適切な参照条件または補償方法を確立する必要があります。
- 限られた情報：DCIRはバッテリーの内部抵抗に関する貴重な情報を提供しますが、バッテリーの劣化の1つの側面にすぎません。容量の損失や自己放電率などの他の要因も、バッテリーの健康に関する重要な指標です。したがって、DCIR測定のみに依存すると、バッテリーの劣化状態を包括的に理解することはできません。
包括的なバッテリー劣化モニタリングのための補完テスト
バッテリーの劣化をより包括的に理解するために、DCIR測定値と他のテスト方法を組み合わせることをお勧めします。たとえば、容量のテストでは、バッテリーが保存および配信できる電荷の量を直接測定でき、バッテリーの残りの容量を明確に示しています。さらに、自己放電テストは、異常な自己放電率を特定するのに役立ちます。これは、内部短い回路またはその他の問題の兆候である可能性があります。
当社も提供していますN8310シリーズSuperCapacitor Self-排出テスター、バッテリーDCIRテスターと組み合わせて使用して、より包括的なバッテリーテストソリューションを提供できます。さまざまなテスト方法を組み合わせることで、バッテリーの劣化状態のより正確で詳細な画像を取得し、バッテリーのメンテナンスと交換に関するより良い決定を可能にします。
結論
結論として、バッテリーDCIRテスターは、バッテリーの劣化監視のための貴重なツールになります。早期検出、非侵襲性、迅速な測定の利点を提供します。ただし、運用条件の影響やそれが提供する限られた情報など、制限もあります。包括的なバッテリー劣化モニタリングを実現するには、DCIR測定値と他のテスト方法を組み合わせることをお勧めします。
バッテリーDCIRテスターやその他のバッテリーテスト製品に興味がある場合は、調達と技術的な議論についてお問い合わせください。私たちの専門家チームは、バッテリーテストのニーズに最適なソリューションを提供する準備ができています。
参照
- Chen、Z。、およびDai、H。（2018）。バッテリー管理システム：利用可能なエネルギー推定から最適な充電まで。 Journal of Power Sources、391、23-40。
- Li、X。、＆Zhang、J。（2019）。リチウム - イオンバッテリーの健康推定法のレビュー。 Journal of Energy Storage、22、247-260。
- Wang、Y。、＆Liu、H。（2020）。内部抵抗測定とバッテリー管理システムでのそのアプリケーション。 IEEE Industrial Electronics、67（5）、3841-3851。