咱们的电池安全、经用、牢靠吗？从手机电池安全事情到波音787电池事情，人们史无前例地在重视电池问题。确实，巨大的移动数码和通讯设备的需求、电动工具的快速开展，电动汽车和节能环保对大容量电池的需求，使整个电池职业蒸蒸日上。但锂电池的容量越大，风险就越大。怎么经过严厉牢靠的测验，操控并确保锂电池的安全运转并进步其作业寿数，不仅是从事锂电池开发和出产的工程师面临的应战，也同样是对产品规划工程师在选用电池和规划产品用电特性时，需求充沛考虑的问题。
图1 锂离子电池的作业原理图
锂电池的操控和监测是经过电池的维护和操控电路（BMS）来完结的。在实践BMS的研制和测验时，需求模仿可控的电芯来仿真电池的不同作业状况，评价BMS的维护和操控功用。但是，现在惯例的手法难以仿真其实在的作业状况并进行精确测验，也无法完结电池维护呼应时刻的精确测验。安捷伦科技新的先进电源体系（APS）和直流电源分析仪，一起具有电源、负载、电压电流数字化仪，大功率恣意波形发生器等等许多功用。依据这些新产品开宣布的测验计划，可快捷地完结电池仿真、内阻测验，还有充放电容量，比方过充、过放、过流、短路等全面功用的评价。
电池运用需求
运用电池供电的设备及产品有许多，比方、手机、平板电脑、笔记本、数码相机等等，这些都是运用可充电的电池进行供电，这也是现在可充电电池范畴最大的商场之一，这些电池的容量和体积都比较小。
跟着全球绿色动力和节能环保概念的提出，大功率、大容量的电池运用也逐渐地变得越来越多，包含电动汽车、电动自行车等，所以，大功率、大容量的电池运用成为电池运用的首要范畴之一。
UPS不间断电源也是大容量、大功率电池的一个首要范畴。
别的，绿色动力，比方光伏发电、风力发电，也在催生着更大功率电池的运用，首要是因为不管风力仍是太阳能都不是全天候的动力，比方，太阳能在白日光照强的时分能输出比较大功率，但是在晚上没有直接的光照却不能供给大功率的供电。所以，就需求在太阳能充沛的时分把转化过来的电能进行贮存，而在光照不充沛的晚上把它释放出来，风力发电也是相同。在这样的情况下，大功率电池就显得十分重要。
锂电池特性及充放电办理
电池首要由电芯、操控维护电路、外壳引线等组成。干流的电芯由以下企业供给，包含三洋、松下、索尼、比克等。
PTC是positive temperature coefficient的缩写。正温度系数电阻，温度越高，阻值越大，能够避免电池高温放电和不安全的大电流的发生，即过流维护效果。
NTC是negative temperature coefficient的缩写。负温度系数电阻，在环境温度升高时，其阻值下降，运用电设备或充电设备及时反响、操控内部中止而中止充放电。
锂离子电池的作业原理如图1所示。充电时，锂离子从正极层状物的晶格脱出，经过电解液迁移到层状物负极外表后嵌入到石墨资料晶格中，一起剩下电子从外电路抵达负极。放电则相反，锂离子从石墨晶格中脱出，回到正极氧化物的晶格中。因为LixCx十分活泼，能够和水发生反响。故电解质选用可溶于有机溶剂的锂盐。但使得锂电池比较镍铬、镍氢电池的内阻要大许多。
在充电的过程中，Li+从正极LiCoO2中脱出，进入电解液，在充电器附加的外电场效果下向负极移动，顺次进入石墨或焦炭C组成的负极，在那儿构成LiC化合物。假如充电速度过快，会使得Li+来不及进入负极栅格，在负极邻近的电解液中就会集合Li+，这些接近碳C负极的Li+很可能从负极抓获一个电子成为金属Li。继续的金属锂生成会在负极邻近堆积、长大成树枝状的晶体，俗称枝晶。跟着负极的充溢程度越高，LiC晶格留下的空格越少，从正极移动过来的Li+找到空格的时机就困难，时刻就越长。假如充电速度不变的话，相同可能在负极外表构成部分的Li+堆积。因而，在充电的后半段有必要逐渐缩小充电电流。枝晶的长大会刺破正负级之间的隔阂，构成短路。能够幻想：充电的速度越快越风险；充电停止的电压越高也就越风险；充电的时刻越长也越风险。因而，充电操控和办理对锂电池尤为重要。
锂离子电池的电压过高或许过低都会影响锂电池的正常运用，乃至发生焚烧、爆破等形成严峻的结果。依据锂电池的特性，一般将锂离子电池电压划分为以下几个区域，不同的电芯制作商虽有差异，但差异不大。高压风险区：维护线路过充维护电压(4.275V~4.35V)；高压戒备区：锂离子电池充电约束电压4.20V；正常运用区锂离子电池放电停止电压(2.75V~3.00V)；低压戒备区：维护线路过放维护电压(2.3V~2.5V)；低压风险区。
锂电池的操控维护电路如图2所示。正常充电时，P+，P-端接充电器。MOS开关T2翻开，T1封闭。充电电流回路为：P+>>B+>>B->>D2>>T1>>P-。正常放电时，P+，P-端接用电设备，如手机。T1翻开，T2封闭。放电回路为： B+>>P+>>P->>D1>>T2>>B-。
跟着充电的进行，电池电量及电压不断上升，假如不及时操控就可能进入高压戒备区，乃至风险区。维护电路就需求精确的监测电池的电压，当进入戒备区时及时翻开充电回路开关T1，堵截充电回路。反之，跟着放电的进行，电池电量及电压不断下降，假如不及时操控就可能进入低压戒备区和风险区。维护电路就需求精确的监测电池的电压，当进入戒备区时及时翻开充电回路开关T2，堵截放电回路。
图2 锂电池的操控维护电路
锂离子电池充电的几个基本准则：
•电流有必要
-瞬时值<5C，平均值<1.2C
-以上值和电极外表积、电解质、温
度有关，不同制作商略有不同
•充电电压都不能超越4.275，考虑到
制作差错和温度漂移，一般充电电压
设定不超越4.2V
•充电停止后不能承受涓流充电
•电压抵达4.2V后充电有必要在几个小
时内完结，不能恣意延伸
违反上述准则都将发生“枝晶效应”，长时刻重复地违反这些规矩，将会对电池的寿数发生极大的影响，乃至有安全问题，据不完全统计，美国每年有70起手机锂离子电池的爆破事端。
电芯和制品电池的测验要求：
•开路电压
•沟通内阻
•充电容量
•放%&&&&&%量
•充、放电循环寿数
电池维护电路的测验要求：
•维护功用及功用验证
-充电过充维护电压精度及呼应时刻
-过充维护吊销康复及呼应时刻
-放电过放维护电压精度及呼应时刻
-过放维护吊销康复及呼应时刻
-充电过流维护及呼应时刻
-放电过电流维护及呼应时刻
-短路维护测验
•维护电路对电池功用的影响
-待机空耗电流
-维护电路的电阻
N6705B直流分析仪
安捷伦科技的解决计划之一是N6705B直流分析仪，计划在单台仪器中整合多种测验仪器的功用，为研制工程师大幅度进步作业效率。表1为安捷伦科技产品技术参数。
