艾德克斯直流可编程电源 IT6412 在锂电池安全测试中的应用
我们的电池安全、耐用、可靠吗？从手机电池安全事件到波音 787 电池事件，人们前所 未有地在关注电池问题。的确，巨大的移动数码和通信设备的需求、电动工具的快速发展， 电动汽车和节能环保对大容量电池的需求，使整个电池行业欣欣向荣。但锂电池充电时产生 的枝晶会使电池短路，目前尚未彻底解决其安全问题。如何通过严格可靠的测试，控制并保 证锂电池的安全运行并提升其工作寿命，不仅是从事锂电池开发和生产的工程师面对的挑战， 也同样是对产品设计工程师在选用电池和设计产品用电特性时，需要充分考虑的问题。艾德 克斯 IT6412 的锂电池安全测试方案，可以从循环充放电、保护性能以及电池保护板性能等 各个方面测试便携式以及可穿戴设备的锂电池，既安全又高效。
一、枝晶效应
锂电池是通过锂离子的传递来完成充放电的。如图一所示，锂离子电池由正极，负极， 隔膜，电解质组成。现在锂聚合物电池常使用高分子胶体取代常规液体电解质，比传统锂离 子电池更轻�。芰棵芏雀撸踩愿�。
锂离子电池的充电和放电可以通过嵌入和脱嵌两个过程来完成（如图二所示），在放电 时，锂离子从正极材料中移出至电解液，再像水进入海绵一样的进入到负极材料，这个过程 被称为脱嵌。而在充电状态下这个过程则相反，称之为入嵌 。上图中左为锂电池的入嵌过程， 右为脱嵌过程。
所谓枝晶效应，就是在充电过程中，锂离子从正极脱嵌，穿越隔膜，跳进电解液后，在 充电器给予的外电场作用下向负极运动，依次进入石墨组成的负极，在负极表面形成碳锂化 合物。当充电速度过快时，锂离子还来不及钻进负极的小洞穴，就在负极附近的电解液中聚 集起来，一些靠近碳负极的锂离子就会与电子结合，从而变成金属锂。如此这般，时间一长， 金属锂就会在负极堆积起来、形成像树枝一样的晶体，大家习惯地称呼这种树枝状晶体为“枝 晶”。 那么，出现枝晶的后果是，枝晶大到一定程度会刺穿正负极之间的隔膜，一旦刺穿，电 池会立即短路，轻者电池报废了事，重者发生爆炸。
二、IT6412 的充放电安全测试保障电池寿命
锂离子电池充电分为三个阶段（如图所示）：
一、预充电阶段：小电流预充电；
二、 电流控制阶段：达到最小充电电压后，以额定电流恒流充电；
三、电压控制和充电结束阶段： 当电池两端电压接近控制电压时改为恒压充电。通常当充电电流降为 1/10C(典型值 80mA) 时，认为接近充满，可以终止充电。
锂离子电池充电要求保证终止电压精度在 1%之内。锂电池的放电测试则需要电池在不同的温度下进行电池放电试验，观察电池变化，记录电池的容量。小功率锂电子尤其适合如 图三所示的线性充电，待充电电池的电压往往在 3V-4.2V 之间，电流通常在 0~2A 之间，艾德克斯 IT6412 精度高，响应速度快，尤其适合小功率锂电池的充放电测试。
艾德克斯IT6412是一款专为便携式电池测试设计的双极性电源，电流可实现正负极变化， 具有独特的电池充放电模式，可观测电池的电压、电流和电池已充电容量。不仅如此，IT6412 还有示波功能，用户可通过外部存储设备，清晰、便捷的保存当前电池放电的曲线。
三、测试锂电池保护板
锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护，保护电池不过放、不过充、不过流，还 有就是输出短路保护。IT6412 因其独特的电流双极性设计，另有可设置 0~1Ω 可变的输出 阻抗，因此可以模拟锂电池用以测试锂电池保护板性能。
锂电池保护板对测试设备的精度要求极高，如过充电压保护测试，需要模拟电芯的电压 精度到达几个 mV。保护电路板的空耗电流也仅有几个 uA 。同样，响应时间也是电池保护板 测试的重要指标。
四、总结
艾德克斯 IT6412 双极性高速线性直流电源不仅可以测试电池，还可以模拟电池，超快 的动态响应可以测试保护动作时间，同时具有快速的 A/D 采样，并且电流显示解析度可达 100nA，完全满足微安级别的空耗电流测试要求。一台仪器可实现多种用途， 精简测试设 备，优化测试流程。
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