何謂非侵入性分析
鋰離子電池芯劣化分析可歸納為侵入性(invasive)與非侵入行(non-invasive)分析，其中非侵入性分析具備以下優勢: (1)電池劣化的證據可被完整保留；(2)最大化降低外界因子對電池狀態的影響而新增變異；(3)可透過特定的量測儀器設備辨證已知的電池參數，並系統化歸類電池老化機理。因此，無論是在電池材料性能的評價、電池選型或電池劣化研究，皆被廣泛採用並獲得豐碩的成果。
典型的非侵入性劣化分析方法：差分電壓-增量分析(DV-ICA)
差分電壓(DV)與增量容量(IC)是常被用來進行非侵入性的電池劣化機制手法之一。最常見的實施方法是在特定的循環老化次數後穿插DV-IC的劣化分析測試，並透過極低速率的充放電流(~C/25)將極化效應最小化以獲得近似理想的OCV-Q關係，並藉由一階微分來繪製出DV及IC曲線，如下圖一曲線及特徵峰會隨著電池老化的程度而產生偏移，對於 X-Y軸參數的偏移程度可被用來衡量電池劣化，也就是鋰離子存量損失(LLI)與活性材料損失(LAM)的程度，進而推估潛在的老化機制，如下表一[4]。此外，由於高精密的DV曲線可以有效識別全電池中正負電極在特定電位相變化，藉此來推斷正極與負極的劣化狀態，無須使用參考電極來辨證。
▲圖一、電池在不同循環充放電次數下DVA曲線變化示意圖
▲表一、IC-DV 曲線的變化與對應的劣化指標、潛在的老化機制和相關的效應之間的關係
使用差分電壓-增量分析(DV-ICA)的挑戰
要高效率地取得精密的DV-IC曲線必須克服以下挑戰：
- 目前的充放電設備缺乏較高的電壓和電流精度和準確度。
- 必須透過平滑演算法清楚地辨識DV-IC曲線及其特徵峰，且存在資料過度修 改和失真的風險。
- 針對不同材料體系電池創建平滑演算法非常耗時。
Chroma的解決方案
若要最簡易又快速的解決上述所面臨的問題，最好的方式就是採用高精確度量測設備，除了讓電流全程輸出穩定，確保長時間電壓與電流量測具備超高品質精準度，更要最大化降低溫度與內部量測雜訊的影響，以獲得清晰可辨的DV-IC曲線及特徵峰。Chroma 17010系列為此應用推出全新Model 17208M-5-12C超高精度充放電機，其量測精密度最高達<±0.001% of F.S.，為電池劣化評估提供更精準且有效率的解決方案。
▲17208M-5-12C DV-IC曲線圖實測結果
欲進一步了解Chroma 17010系列17208M-5-12C超高精確度電池芯充放電機的功能及規格說明，請參考以下官網連結並留下您的需求與聯絡方式，我們將竭誠的為您服務。
| Chroma 17010 電池信賴性測試系統 |
參考文獻:
[1] Carlos Pastor-Fernandez, Kotub Uddin, Gael H. Chouchelamane, W. Dhammika Widanage, Journal of Power Sources 2017;360: 301-318
[2] Gyuwon Seo, Jaeyun Ha, Moonsu Kim, Journal of Energy Chemistry 2022; 67: 663–671
[3] Peter Keil, and Andreas Jossen J. Electrochem. Soc. 2017;164:A6066-A6074
[4] Matthieu Dubarry, Cyril Truchot, Bor Yann Liaw, Journal of Power Sources 2012; 219:204-216