Chroma 11210電池芯絕緣測試器

Chroma 11210電池芯絕緣測試器 

主要特色：

• 測試電壓: 高 1KV (dc)
• 充電電流: 大 50mA
• 寬范圍的漏電流量測 (10pA ~ 20mA)
• 針對鋰電池潛在的內部短路問(wèn)題，執行局部放電 (Partial Discharge)/電氣閃絡(luò ) (Flashover)之偵測(選購項目 A112100):
  - 局部放電強度及次數的偵測與顯示
  - 在電壓/電流波形上，對局部放電做監控
  - 可設定局部放電之強度作為測試通關(guān)之條件
  - 可即時(shí)顯示和儲存發(fā)生局部放電時(shí)的電壓/電流波形 (選購項目 A112101)
• 內建快速且可靠的接觸檢查功能
• 依順序自動(dòng)執行測試程序:充電→保持→測量→放電
• 快速量測 (20ms/min.)
• 480x272像素全彩顯示以及方便的觸控式螢幕
• 具有標準Handler 介面以及USB、RS-232、Ethernet 等通訊介面

Chroma 11210電池芯絕緣測試器應用領(lǐng)域：

• 專(zhuān)門(mén)針對鋰電池干電芯之絕緣測試
• 亦適用于各式各樣電容產(chǎn)品或特殊絕緣材料之絕緣測試        

      Chroma 11210電池芯絕緣測試儀為專(zhuān)門(mén)量測鋰電池(干電芯)之漏電流(LC)或絕緣電阻(IR)并可進(jìn)行絕緣品質(zhì)檢測所新推出之儀器。除鋰電池干電芯以外，亦可量測各式電容產(chǎn)品和絕緣材料，除標準的LC/IR量測以外，11210尚具有一特殊功能: 于高壓量測過(guò)程中，可針對絕緣體內微小的局部放電(Partial Discharge, PD) 或電氣閃絡(luò )(Flashover) 進(jìn)行偵測與分析(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"PD偵測功能")，此功能可確保鋰電池干電芯在電解液填充前的品質(zhì)，在生產(chǎn)線(xiàn)上，能將具有潛在瑕疵的產(chǎn)品提前篩出，避免瑕疵產(chǎn)品進(jìn)入下一生產(chǎn)階段或什至進(jìn)入終端市場(chǎng)，相對于傳統的絕緣測試，11210在絕緣材料品質(zhì)檢測這個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)入了一個(gè)新的境界。

      Chroma 11210擁有高水平的充電電流和快速的量測電路，使得整體測試速度得以大幅提升，對一般電容性待測物所做的絕緣測試均可細分為四個(gè)程序: 充電→保持→測量→放電，11210可高速而自動(dòng)的依序執行這些程序，較快可以在20ms內執行完一個(gè)完整測試。亦即，如生產(chǎn)線(xiàn)需要執行高速測試，11210可以達到每秒50 pcs的超高速度，對于生產(chǎn)線(xiàn)的效率提升非常顯著(zhù)！

      為了達到精準的LC/IR量測，Chroma 11210在漏電流量測上可細分為7個(gè)檔位，從小10pA到大20mA均可量測。另外，Auto-range之功能可自動(dòng)切換至合適檔位執行量測，省卻使用者的不便并確保量測精準度。

       在PD偵測的方面，由于Chroma 11210使用特殊電路設計，在執行此PD檢測功能并不會(huì )增加任何額外的測試時(shí)間，LC/IR的量測與PD偵測可在同一時(shí)間內完成；同時(shí)， LC/IR量測與PD偵測的結果可連同報表同時(shí)產(chǎn)出并在螢幕上呈現。于生產(chǎn)線(xiàn)上，仍可以20ms/min.的高速同時(shí)執行LC/IR量測和PD檢測。

       對于任何一項絕緣測試而言，接觸檢查對于測試的可靠性都有決定性的影響，在整個(gè)量測過(guò)程中，"沒(méi)有接觸"也很有可能被判定為良品，這樣的誤判會(huì )讓不良品進(jìn)入市場(chǎng)，如果待測物的絕緣電阻非常高，這種誤判情形會(huì )更明顯；所以一般而言，絕緣測試在測試過(guò)程中一定要進(jìn)行接觸檢查，Chroma 11210架構使用高階電路，可在5ms內執行一次完整的接觸檢查，并可選擇量測前執行、量測后執行或量測前后皆執行。

鋰電池安全課題

     鋰電池(LIB)的起火或爆炸所造成的災難已經(jīng)是近年來(lái)為使用者所嚴重關(guān)切的議題，隨著(zhù)科技不斷的演進(jìn)，鋰電池的能量密度也不斷地提高，鋰電池安全性的問(wèn)題更進(jìn)一步演變成使用者生活中的一個(gè)潛在危機! 為*杜絕這樣的潛在危機，鋰電池起火爆炸的根因必須要被找到，有潛在危機的產(chǎn)品必須要在出廠(chǎng)前被篩出；近的研究顯示，正極的鋁金屬(AL) 與負極的涂布材料(Anode) 之間的短路是起火爆炸的根因[圖1]，而正極鋁金屬上的毛刺或于絕緣層中的雜質(zhì)顆粒是此等內部短路的主因[圖2]。

      近期的研究也顯示，負極涂布的材料(通常是石墨) 在每一次充電過(guò)程中都會(huì )稍微的膨脹，經(jīng)過(guò)多次充電后，因為膨脹導致厚度增加高達24%或更多，充電次數越多，膨脹也可能越大，如果正極鋁金屬片上有微小的毛刺，上述的膨脹現象會(huì )讓該毛刺遲早碰觸到負極涂布材料，終釀成災害[圖3]。通常鋰電池在生產(chǎn)線(xiàn)上都會(huì )經(jīng)歷過(guò)幾回的充放電循環(huán)。舉例來(lái)說(shuō)，若有兩個(gè)瑕疵電池，都各自具有一個(gè)長(cháng)度不同的毛刺在其鋁電極板上[圖4中的case 1 & case2 ]，case 1 極可能在生產(chǎn)線(xiàn)上的第二回充電時(shí)，就爆發(fā)內短路的問(wèn)題。

PD局部放電偵測與量測功能

Chroma 11210的PD局部放電偵測功能可以偵測任何未注液的鋰電池干電芯里的異物，當有任何金屬毛邊或異物(金屬顆粒) 存在于絕緣層(隔離膜) 中，會(huì )使絕緣距離減少但不至于造成短路，因為在檢測時(shí)并沒(méi)有短路現象，一般的絕緣電阻測試儀無(wú)法檢測出有這樣潛在危險的產(chǎn)品，11210可以在產(chǎn)品發(fā)生問(wèn)題前就偵測到有潛在短路的風(fēng)險，透過(guò)施加適當的測試電壓以及PD大小，量測隔離膜的有效距離(詳見(jiàn)右方的等式及說(shuō)明)。

      Chroma 11210電池芯絕緣測試儀可偵測發(fā)生在鋰電池芯內部的任何局部放電(Partial Discharge, PD)或電氣閃絡(luò )(Flashover)。 11210采用兩種階段的PD偵測，并且使用不同的電路。*階段是當使用者設定好充電電流并對待測物充電，此時(shí)處于CC (Constant Current)模式，在此模式下，11210會(huì )持續監測電壓的準位以及斜率，只要電壓在爬升階段有任何的微小放電使電壓有微小的下降后又爬升，11210會(huì )回報有PD產(chǎn)生(顯示為  )；第二階段是CV (Constant Voltage) 模式，在此模式下，只應存在著(zhù)穩定的漏電流，有任何在電流波形上的異?；蛎}沖，通常為異常放電(即PD或Flashover)，此異常也會(huì )被11210偵測到并回報有PD發(fā)生(顯示為  )，11210不僅可以進(jìn)行偵測，還可以在CC與CV模式下偵測PD的強度 (Note *1) 。 [圖5]

▲[圖5] 在CC模式與CV模式下，Partial Discharge/Flashover偵測

▲[圖6] 在CC & CV模式下，Chroma 11210回報偵測出PD

     無(wú)論在CC或CV模式下，Chroma 11210都能夠偵測這些PD的大小及次數，高強度可達99。并且可以制定PD大小的上限制，作為pass/fail的判定標準，幫助電池芯廠(chǎng)商分辨出良品/不良品。

Note *1: 當PD脈沖持續時(shí)間小于100us以及脈沖間隔大于300us，此時(shí)量測放電量準確

      因為具備*的PD偵測以及量測功能，Chroma 11210可以檢測出一般的絕緣電阻計或耐壓測試儀無(wú)法測出的問(wèn)題。一般的絕緣電阻計或耐壓測試儀只能在特定的時(shí)間間隔內量測漏電流的平均值，無(wú)法監控電壓及電流波形中的任何異常變化，反觀(guān)Chroma 11210能夠提供非常穩定的測試電壓，電壓爬升也非線(xiàn)性，因此可以偵測為短路；一般的絕緣電阻計或耐壓測試儀電壓爬升非線(xiàn)性，即使電壓穩態(tài)，仍有極大的漣波與雜訊，因此無(wú)法進(jìn)行短路偵測。 [圖7]

▲[圖7] 如果沒(méi)有監控波形，有任何PD或flashover發(fā)生使波形發(fā)生異常變化，都無(wú)法偵測到，Chroma 11210可監控電壓電流波形，在右圖可以觀(guān)察到有兩次PD現象發(fā)生，一次在CV模式、另一次在CC模式。

      測試完成后，工程人員需要檢查不良品(因PD而導致)的實(shí)際電壓與電流波形，Chroma 11210亦提供可記錄每個(gè)不良品發(fā)生PD現象的電壓波形，使用者可以縮放記錄內的波形圖，可簡(jiǎn)易地查看PD現象的波形細節，此??功能對于品保及研發(fā)單位提供極大助益。

電容測試應用

     Chroma 11210為絕緣電阻表Chroma 11200的進(jìn)階版，11210具有更多的功能以及更優(yōu)秀的精準度，同時(shí)也保留了11200的主要功能，因此Chroma 11210也同樣適用于需要高階絕緣電阻表測試的電容器。 [圖8]

▲[圖8] 當11210的待測物為電容時(shí)的測試架構圖

       在生產(chǎn)線(xiàn)上，Chroma 11210搭配適當的測試治具就能進(jìn)行非常高速的電容量測(~20ms per DUT)，并具有寬范圍的LC/IR量測以及高精準度，Chroma 11210 可為所有電容生產(chǎn)線(xiàn)提供一個(gè)嶄新的絕緣檢測。

       Chroma 11210 PD檢測功能除了于鋰電池干電芯的絕緣檢測外，PD功能亦能夠清楚地檢測電容內部情況。使用者亦可從Chroma 11210收集的數據中進(jìn)一步改善絕緣，確保品質(zhì)可進(jìn)一步提升。

        如前所述，在典型的絕緣測試中，會(huì )依次執行四個(gè)階段，即“充電→保持→測量→放電”[圖9]，Chroma 11210可讓使用者分別設定前三階段所需的時(shí)間，每一階段分別都可以設置5毫秒~99.999秒，而量測時(shí)間可以設置0秒為連續模式，直到按下停止鍵才會(huì )停止測試。 “保持"階段尤其重要，對于具有高電容量但絕緣電阻偏低的大型電容，使用者必須在量測之前設定足夠的延遲時(shí)間，待測物需要較長(cháng)的延遲時(shí)間才能使充電電流穩定，避免影響到漏電流的量測。 Chroma 11210在這些參數中的設定非常靈活，并且能夠自動(dòng)依順序執行這四個(gè)階段。對于電容生產(chǎn)測試，Chroma 11210可協(xié)助客戶(hù)建立可靠的自動(dòng)化量測，提供完整的測試解決方案。

▲[圖9] 一般絕緣測試的時(shí)序