匹配锂离子电池的响应时间自放电电流测量
什么是电池自放电？
电池自放电是指具有一定电量的电池在一定温度下存放一段时间后会失去一部分容量。电池自放电是电池内部发生的化学反应。即使电池未连接到外部电路或电池电极之间，它也会对电池进行放电。
锂离子电池自放电是如何发生的？
锂离子电池自放电的主要原因是其电解质含有有机化合物。无论电池是否充满电或处于充电过程中，有机电解质都会随着时间的推移而分解。随着有机电解质分解（内部化学反应），电池电量减少，导致自放电。
哪种电池会出现自放电，哪种电池的自放电率更低？
前面说过，电池自放电是电池的正常现象。因此，镍基电池（NiCd & NiMH）、锂离子电池、铅酸电池等在不使用时会发生自放电。镍基电池受自放电影响很大，每月放电率高达 20%。另一方面，在锂电池替代铅酸电池中，锂离子电池受自放电影响很小，其放电率低至每月 3.5%。然而，这种自放电率可能会增加，具体取决于充电后电池的存放方式。
评测自放电面临的挑战：传统的 ΔOCV 法
对锂离子电池设计人员而言，快速测量其电池设计的自放电特性，非常具有挑战性。
而对于锂离子电池的用户来说，如果他们正在考虑将电池用于电子设备和电池组设计，要对锂离子电池的自放电特性进行评测，同样具有挑战性。
这个挑战不在于测量有多么复杂，而在于它测量起来非常耗时。现在的测量方式通常是测量电池的开路电压（OCV）随时间变化的程度，将其作为充电状态（SoC）因自放电而发生变化的程度指标。由于大多数锂离子电池在电池放电时 OCV 变化非常小，因此，观察电池充电状态（SoC）的变化需要很长时间。根据电池的类别，这个过程可能需要几个星期到几个月。
OCV测试是通过将锂电池与外部负载断开，等待一段时间，使电池内部的化学反应达到平衡，然后测量电池的开路电压。在测试过程中，一般会使用高精度的电压测量仪器测量电池的OCV。OCV测试的主要目的是评估锂电池的电荷状态、容量和健康状况。通过测量电池的OCV，可以判断电池的充放电状态、估计电池的剩余容量，并检测电池是否存在故障或老化等问题。
自放电分析仪—一个水桶的比喻
自放电这种现象可以使用一桶水来做比喻。桶中的水位就像电池的开路电压。你可以测量水位。但桶有一个小漏洞，会逐渐降低水位。但是你无法测量从泄漏处流出的水流，你所能做的就是测量桶的水位。
也许我们可以通过水桶的类比找到解决这个问题的方法。随着水桶逐渐漏水，假设你有一个装置，我们称之为“自放电分析仪”——它可以测量水位，并通过将水注入桶中来保持水位恒定。这就意味着，由于水位保持不变，桶中泄漏的速度等于注入速度。仪器可以测量它注入桶中水的速率。如果我们把这个比喻搬到锂离子电池测试，自放电分析仪正在测量它输入电池的电流，这恰好等于电池中由自放电引起的电流。它被称为测量自放电电流的恒电位法。
电池的自放电特性可以用电池内的并联电阻 RSD 作为模型来表示。在左边，在开始时，当电池开路时，自放电电流 ISD 在内部通过 RSD从电池中排出电荷。使用恒电位法，可设置低噪声、非常稳定的直流电源，以匹配电池的 OCV。
然后通过微安计将直流电源连接到电池，以测量直流电源和电池之间的电流。如右图，当直流电源与电池达到平衡时，自放电电流 ISD 已从内部供电转变为完全由外部直流电源供电，从而保持电池的充电状态 (SoC) 恒定。然后，我们可以使用微安计直接测量 ISD。
BT2152B 自放电分析仪& BT2155A 自放电分析软件
Keysight BT2152B 自放电分析仪可以直接测量锂离子电芯的自放电电流，并且可以显著加速分辨电芯自放电性能的高低，从而大幅降低电芯制造商的在制品库存、营运资本费用和设施成本。自放电分析仪可以准确测量电芯的自放电电流和电压。 取决于电芯的特征，测量只需几分钟或几小时即可完成，无需像以往那样耗费数天或数周的时间，通过测量开路电芯电压来区分电芯的优劣。这种自放电分析仪具备准确测量电流所需要的各种功能特性，能够采用精密的恒电位测量法快速测量自放电电流。
Keysight BT2155A 自放电分析软件可以控制 BT2152B 自放电分析仪，精确测量和记录锂电池自放电电流和电池电压。该软件可以配置分析仪的各种通道设置，例如初始电压和电流匹配、通道极限值（OVP、OCP、UVP）、测量间隔和测试持续时间等。
保存或记录所有通道的测量数据（电流和电压），以及一组 32 个电池的温度
优势：测试时间通常不到一小时，就能确定自放电电流。将自放电过高的电池与优质电池区分开来所需要的时间大大缩短。
32x 18650 cells; 1-hour test
Results from 4-hour test of 18650 cells
图中可以清楚地看到哪些电流曲线属于高放电和中等放电电池。自放电良好电流曲线在20 μA左右聚集在一起。曲线差异在20分钟内就很明显了。
总结
自放电测量可以在各种场景中使用：在研发时，可用于表征电池；在生产时，可用于筛选有缺陷的电池；在二次应用时，可用于预估电池续航时间。
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