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Chroma 11210電池芯絕緣測試儀為專門量測鋰電池(干電芯)之漏電流(LC)或絕緣電阻(IR)并可進行絕緣質(zhì)量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: 于高壓量測過程中，可針對絕緣體內(nèi)微小的局部放電 (Partial Discharge, PD)或電氣閃絡(luò)(Flashover) 進行偵測與分析 (以下簡稱"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質(zhì)量，在生產(chǎn)在線，能將具有潛在瑕疵的產(chǎn)品提前篩出，避免瑕疵產(chǎn)品進入下一生產(chǎn)階段或甚至進入終端市場，相對于傳統(tǒng)的絕緣測試，11210在絕緣材料質(zhì)量檢測這個領(lǐng)域，領(lǐng)先進入了一個新的境界。
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程序: 充電→保持→測量→放電，11210可高速而自動的依序執(zhí)行這些程序，最快可以在20ms內(nèi)執(zhí)行完一個完整測試。亦即，如生產(chǎn)線需要執(zhí)行高速測試，11210可以達到每秒50 pcs的超高速度，對于生產(chǎn)線的效率提升非常顯著！
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個檔位，從最小10pA到較大20mA均可量測。另外，Auto-range之功能可自動切換至最佳檔位執(zhí)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(shè)計，在執(zhí)行此PD檢測功能并不會增加任何額外的測試時間，LC/IR的量測與PD偵測可在同一時間內(nèi)完成；同時，LC/IR量測與PD偵測的結(jié)果可連同報表同時產(chǎn)出并在屏幕上呈現(xiàn)。于生產(chǎn)在線，仍可以20ms/min.的高速同時執(zhí)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，在整個量測過程中，"沒有接觸"也很有可能被判定為良品，這樣的誤判會讓不良品進入市場，如果待測物的絕緣電阻非常高，這種誤判情形會更明顯；所以一般而言，絕緣測試在測試過程中一定要進行接觸檢查，Chroma 11210架構(gòu)使用高階電路，可在5ms內(nèi)執(zhí)行一次完整的接觸檢查，并可選擇量測前執(zhí)行、量測后執(zhí)行或量測前后皆執(zhí)行。
鋰電池安全課題
鋰電池(LIB)的起火或爆炸所造成的災(zāi)難已經(jīng)是近年來為使用者所嚴重關(guān)切的議題，隨著科技不斷的演進，鋰電池的能量密度也不斷地提高，鋰電池安全性的問題更進一步演變成使用者生活中的一個潛在危機! 為徹底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)品必須要在出廠前被篩出；最近的研究顯示，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(nèi)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) 在每一次充電過程中都會稍微的膨脹，經(jīng)過多次充電后，因為膨脹導(dǎo)致厚度增加高達24%或更多，充電次數(shù)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(xiàn)象會讓該毛刺遲早碰觸到負極涂布材料，最終釀成災(zāi)害 [圖3]。通常鋰電池在生產(chǎn)在線都會經(jīng)歷過幾回的充放電循環(huán)。舉例來說，若有兩個瑕疵電池，都各自具有一個長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)在線的第二回充電時，就爆發(fā)內(nèi)短路的問題。
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，會使絕緣距離減少但不至于造成短路，因為在檢測時并沒有短路現(xiàn)象，一般的絕緣電阻測試儀無法檢測出有這樣潛在危險的產(chǎn)品，11210可以在產(chǎn)品發(fā)生問題前就偵測到有潛在短路的風險，透過施加適當?shù)臏y試電壓以及PD大小，量測隔離膜的有效距離 (詳見右方的等式及說明)。
Chroma 11210電池芯絕緣測試儀可偵測發(fā)生在鋰電池芯內(nèi)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。第一階段是當使用者設(shè)定好充電電流并對待測物充電，此時處于CC (Constant Current)模式，在此模式下，11210會持續(xù)監(jiān)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(yīng)存在著穩(wěn)定的漏電流，有任何在電流波形上的異常或脈沖，通常為異常放電 (即PD或Flashover)，此異常也會被11210偵測到并回報有PD發(fā)生 (顯示為 
)，11210不僅可以進行偵測，還可以在CC與CV模式下偵測PD的強度 (Note *1) 。[圖5]
無論在CC或CV模式下，Chroma 11210都能夠偵測這些PD的大小及次數(shù)，較高強度可達99。并且可以制定PD大小的上限制，作為pass/fail的判定標準，幫助電池芯廠商分辨出良品/不良品。
Note *1: 當PD脈沖持續(xù)時間小于100us以及脈沖間隔大于300us，此時量測放電量最準確
因為具備優(yōu)越的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法測出的問題。一般的絕緣電阻計或耐壓測試儀只能在特定的時間間隔內(nèi)量測漏電流的平均值，無法監(jiān)控電壓及電流波形中的任何異常變化，反觀Chroma 11210能夠提供非常穩(wěn)定的測試電壓，電壓爬升為線性，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性，即使電壓穩(wěn)態(tài)，仍有極大的漣波與噪聲，因此無法進行短路偵測。 [圖7]
▲ [圖7] 如果沒有監(jiān)控波形，有任何PD或flashover發(fā)生使波形發(fā)生異常變化，都無法偵測到，Chroma 11210可監(jiān)控電壓電流波形，在右圖可以觀察到有兩次PD現(xiàn)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(dǎo)致)的實際電壓與電流波形，Chroma 11210亦提供可記錄每個不良品發(fā)生PD現(xiàn)象的電壓波形，用戶可以縮放記錄內(nèi)的波形圖，可簡易地查看PD現(xiàn)象的波形細節(jié)，此功能對于品保及研發(fā)單位提供極大幫助。
電容測試應(yīng)用
Chroma 11210為絕緣電阻表Chroma 11200的進階版，11210具有更多的功能以及更優(yōu)秀的精準度，同時也保留了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]
在生產(chǎn)在線，Chroma 11210搭配適當?shù)臏y試治具就能進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)線提供一個嶄新的絕緣檢測。
Chroma 11210 PD檢測功能除了專用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(nèi)部情況。用戶亦可從Chroma 11210收集的數(shù)據(jù)中進一步改善絕緣，確保質(zhì)量可進一步提升。
如前所述，在典型的絕緣測試中，會依次執(zhí)行四個階段，即“充電→保持→測量→放電”[圖9]，Chroma 11210可讓使用者分別設(shè)定前三階段所需的時間，每一階段分別都可以設(shè)置5毫秒~99.999秒，而量測時間可以設(shè)置0秒為連續(xù)模式，直到按下停止鍵才會停止測試。“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(shè)定足夠的延遲時間，待測物需要較長的延遲時間才能使充電電流穩(wěn)定，避免影響到漏電流的量測。Chroma 11210在這些參數(shù)中的設(shè)定非常靈活，并且能夠自動依順序執(zhí)行這四個階段。對于電容生產(chǎn)測試，Chroma 11210可協(xié)助客戶建立可靠的自動化量測，提供完整的測試解決方案。
