开路电压(OCV)与内阻(IR)测试仍存在着让电池企业不适的痛点,为此,福禄克仪器提出了新的解决方案——Fluke BT5300系列高精度电池测试仪。

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图片来源:福禄克

随着新能源汽车渗透率不断提升以及新型储能行业的加速发展,锂离子电池需求持续攀升。研究机构EVTank预测,2030年之前全球锂离子电池出货量的复合增长率将达到25.6%,到2030年总体出货量或将接近5TWh。

锂电池前景向好下,设备端充分受益。近日,EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院共同发布的《中国锂离子电池设备行业发展白皮书(2022年)》数据显示,2021年,全球锂离子电池设备市场规模为952.0亿元,其中中国锂离子电池设备市场规模占比66.6%,达到634.3亿元。EVTank在白皮书中预计,随着全球电池企业规划的新增加产能逐步释放,考虑到单位GWh电池设备投资额的逐步降低以及老旧设备的更新改造等需求,到2026年全球锂离子电池设备市场规模将达到2104.6亿元,且锂电设备的自动化率将进一步提升。

按照锂离子电池的生产流程,锂电设备主要分为前端设备、中端设备和后端设备。其中,在锂电池生产后段中,测试开路电压OCV可以计算出电池的自然放电率K值,结合交流内阻ACR可将电池进行分选。最终得到性能及稳定性高度一致的电芯,对保证模组与电池包的可靠性具有重要作用。

化成段,可谓讲究慢工出细活的工艺流程,不仅决定了成品标准,还要求不断精益求精。但是通过走访国内数个知名锂电池企业,不难发现目前在其中的关键测试——开路电压(OCV)与内阻(IR)测试仍存在着让电池企业不适的痛点。

痛点1:测试稳定性差

电池产线要求的是高集成化高速度的工业水准,在自动化生产环境下,“干扰”实际充斥着整个产线。

开路电压OCV为例,当今动力电池测试精度的要求,一般称之为“7位半/6位半”——分辨率在0.000001V,工艺要求末尾数值跳动达到10~20个字以内。在实际生产时,OCV末尾数值跳动在20~40个字甚至更高,产线干扰所造成的测试影响可见一斑。

同样,内阻IR数值非常小,在mΩ级别,分辨率0.0001mΩ,所受产线干扰会更加严重,初始误差会在生产过程中被放大2~4倍

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除了自动化引入的干扰,测试仪器及设备之间也会互相影响。

来看看当前的测试方式,化成段的OCV测试台承担了OCV+IR的测试工作,其测试核心除了自动化设备及PC电脑,还包含了一台数字万用表、一台电池内阻测试仪,以及切换开关电路板。三者在工作时产生的电磁干扰以及对于地放出的电信号都会使得“左右互搏”,很多企业或集成商尝试了很多屏蔽手段,但依旧收效有限……

痛点2:成本高

电池企业在扩产的同时,自然对成本有控制,除了真金白银,也有人力、时间等其他成本。

由于着急交付产线,采用传统测试方式是简单迅速的,但是会出现一窝蜂抢购设备的情况,结果就成了“加价购车”,付出了更多的代价、精力及等待时间才等到了货。后期在调试时,又因为涉及多台设备,所以往往是“一家动手,其余围观”。

扩产的成本也并非一次投入,若后期工艺变化,则会要求添置新的仪表。而所有的仪表每年定期的校准维护,以及备品备件又都是一笔不小的开销。

再加上之前的芯片供应危机以及疫情的肆虐,当各方都被挤压到极端时,电池企业与集成商也不得不去思考进行方案上的优化。

为了解决以上种种,福禄克测试仪器(上海)有限公司提出了新的解决方案——Fluke BT5300系列高精度电池测试仪

三位一体,七大提升——Fluke BT5300系列

三位一体,七大提升——Fluke BT5300系列

福禄克的名字其实对于工业制造业领域并不陌生,下至万用表,上至计量院使用的台式表及校准源都有涉及。

这次福禄克通过对电池企业及集成商的走访,将传统需要叠加的测试方案,改进成为三合一的全新方案。

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通过三位一体的方案,福禄克的BT5300系列较传统测试方式有7大特性的提升。

1、精度更高

交流内阻读数精度达0.2%,较同类产品提升50%;直流电压精度最高18ppm,比肩七位半台式数字万用表,满足严苛的电池分选要求。

在初始的参数上领先于现有测试方式,有助于细化电池分选,尤其是动力电池领域。

2、速度更快

BT5300系列特有的采集指令——ROUTe:SCAN,将传统采集转化为扫描模式。可实现30秒内完成256个电芯的OCV+IR测试,较传统方式测试时间从600ms~1s,缩短到100ms。

释放产线更多产能,提高生产效率。

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3、性能更稳

三维一体的集成方案,较传统测试手段,不仅缩小体积,更抗外界干扰。

可适配的多通道模块SW9010,不仅将SENSE与SOURCE电路分开,还将SENSE与SOURCE端口分离,最大限度降低涡电流干扰,提升抗干扰能力。

BT5300系列支持最高300mA的测试电流,是传统测试仪的3倍,改善了测试的信噪比,确保了测量过程中稳定性的要求。

OCV+IR的测试不需要退而求其次,去选择加权平均或选择慢速挡位。

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4、带载更大

带载能力代表仪器支持的最大回路电阻。若阻值很小,则需要限制导线长度及粗细,将导致结果波动,无法正常完成测试。

BT5300系列可支持的最大回路电阻是同类产品的5倍,能支持更长更细的测试线,减少了仪器对于测试台的限制,并避免大量程测试小电芯导致的精度损失。

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5、功能更多——高阻抗实现边电压测试

边电压测试,又称壳体电压测试,是电池生产中的一个重要测试项目,测试的是电池负极与外壳之间的电压,仪表输入阻抗需要设置为高阻才能够得到稳定的读数。

BT5300系列支持高阻的阻抗输入。配合多通道扫描模块SW9010,通过指令可以实现边电压测量功能。

6、兼容性优

BT5300系列支持LAN口和RS232接口,指令与同类产品兼容,方便客户快速升级现有电池测试方案,直接提升测试台的测试精度,轻松提高产线性能。

7、界面更友好

4.3寸LCD屏,直观的用户界面,清晰的数字单位,操作更简单,读数更快捷。

扫描下方二维码下载Fluke BT5300系列具体参数

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[责任编辑:林音]

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