可充電電池或二次電池常用來(lái)取代電子設(shè)備，如筆記本 電腦、視頻游戲控制器、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和遙控器中使用的 一次性電池。為了改進(jìn)或取代現(xiàn)有電池技術(shù)，研究人員正在 研究延長(zhǎng)電池壽命同時(shí)降低充電電池成本的方法。常見(jiàn)的可 充電電池種類(lèi)包括鋰離子電池、鎳氫電池和鎳鎘電池。通常 利用放電和充電循環(huán)來(lái)對(duì)二次電池特征進(jìn)行測(cè)試。循環(huán)測(cè)試 提供電池的有關(guān)信息，如內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)、容量、可用周期數(shù) 及壽命。在生產(chǎn)測(cè)試中，往往通過(guò)充電/放電循環(huán)來(lái)驗(yàn)證電 池的性能指標(biāo)，并確保其沒(méi)有缺陷。

典型的電池充電/放電測(cè)試設(shè)置通常包括可編程電源、 電子負(fù)載、電壓表和電流表。這些系統(tǒng)需要眾多軟件和硬件 配置，以實(shí)現(xiàn)工作測(cè)試臺(tái)中所有儀器的同步。

另一個(gè)方案是使用恒電位儀或恒電流儀，這些都是電化 學(xué)研究中常用的儀器。恒電位儀是一種用于控制兩個(gè)電極之 間電壓差的電子儀器，通常是一個(gè)工作電極和一個(gè)輔助電極。 恒電流儀是一種控制和測(cè)量?jī)x器，能夠使通過(guò)電化學(xué)電池的 電流保持恒定。對(duì)通過(guò)電池（如充電電池）的電流進(jìn)行控制 比對(duì)電極電勢(shì)進(jìn)行控制更容易。

遺憾的是，使用恒電位儀或恒電流儀存在著諸多不足。 許多這類(lèi)儀器沒(méi)有顯示屏，或者許多控制旋鈕需與指定軟件 一起才能在用戶(hù)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行具體測(cè)試。如果用戶(hù)想改變測(cè) 試，或者將設(shè)備重新用于預(yù)先測(cè)試清單中不包括的應(yīng)用時(shí)， 用戶(hù)通常無(wú)法進(jìn)行控制的。如果不能利用源代碼或編程命令， 那么用戶(hù)就不能執(zhí)行定制的測(cè)試，也不能將設(shè)備重新?lián)碛袑?shí) 驗(yàn)室中的其他應(yīng)用(如基本的I-V曲線(xiàn))。

許多恒電位儀或恒電流儀的電流或電壓源輸出能力有限。恒電 流儀電流在灌電流（放電）或拉電流（充電）模式時(shí)，其電流往往 在數(shù)百毫安以?xún)?nèi)。大電流方案可能無(wú)法實(shí)施灌電流。

利用稱(chēng)作“源測(cè)量單元”(SMU) 或“數(shù)字源表?儀器”的儀器， 可以簡(jiǎn)化電池測(cè)試。數(shù)字源表是一種能夠源和測(cè)量電流和電壓的測(cè) 試儀器。吉時(shí)利2450和2460型數(shù)字源表源測(cè)量單元(SMU) 儀器具有 拉/灌電流以及測(cè)量電壓和電流的靈活性，使得它們非常適合電池的 電流循環(huán)方案。利用2450或2460型儀器，用戶(hù)只需設(shè)置一部?jī)x器而 非整架設(shè)備。因此，2450或2460型儀器可以通過(guò)拉電流為電池充電， 通過(guò)消耗功率為電池放電，并對(duì)電壓和負(fù)載電流進(jìn)行監(jiān)控。

電池充電/放電

恒定電流充電和放電的速率定義為電池容量，即電池可以存儲(chǔ) 的電荷數(shù)量。電池容量由可用毫安小時(shí)(mAH)來(lái)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)用放電 或負(fù)載、電流來(lái)表示。在1小時(shí)內(nèi)對(duì)整個(gè)電池進(jìn)行放電時(shí)的放電電流 稱(chēng)為C速率。例如，額定1000mAH的電池，如果以1C速率放電，那 么它在1小時(shí)的輸出即為1000mA。如果500mAH電池在50mA時(shí)放 電，然后以C/10(0.1C)速率放電，那么它可以作為50mA源供電10 小時(shí)。

當(dāng)電池放電時(shí)，數(shù)字源表作為阱，因?yàn)樗碾娔芏皇翘?/span> 供電源。將數(shù)字源表儀器電壓源設(shè)置為低于電池電壓，電流限幅 設(shè)置為放電速率。當(dāng)輸出啟用時(shí)，電流從電池流入數(shù)字源表儀器 的高電平端口。因此，電流讀數(shù)將是負(fù)數(shù)。放電電流應(yīng)當(dāng)保持恒 定，直到電池電壓下降至數(shù)字源表儀器的電壓源設(shè)定值。

與電池連接

為了建立測(cè)試，需將2450或2460型觸摸屏數(shù)字源表與電池進(jìn) 行連接，如圖3所示。將儀器端口與電池進(jìn)行4線(xiàn)或程控檢測(cè)連接， 以可以消除引線(xiàn)電阻的影響。這樣，測(cè)得的電池電壓盡可能接近 其端口電壓。

自動(dòng)放電循環(huán)

電池的充電和放電循環(huán)通常需要幾個(gè)小時(shí)，因此自動(dòng)化測(cè)試 非常重要。利用儀器的任何通信接口(GPIB、USB或以太網(wǎng))，都 可執(zhí)行測(cè)試。程控通信接口的后面板連接位置如圖4所示。

為實(shí)現(xiàn)充電和放電，應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)字源表 儀器進(jìn)行設(shè)置，執(zhí)行以下步驟： 1. 設(shè)置4線(xiàn)配置測(cè)量。 2. 設(shè)置數(shù)字源表儀器測(cè)量電流，使得用戶(hù) 可以監(jiān)視負(fù)載電流。 3. 使用高阻抗輸出關(guān)閉。當(dāng)Output（輸出） 關(guān)閉后，這個(gè)輸出關(guān)閉狀態(tài)將開(kāi)啟輸出 繼電器。這將防止電池連接后輸出關(guān)閉 時(shí)電池出現(xiàn)泄漏。 4. 設(shè)置數(shù)字源表一起的輸出電壓。即使儀 器設(shè)置為輸出電壓，它仍將在恒流模式 運(yùn)行，因?yàn)樵谶_(dá)到期望電壓之前，它將 處于電流限幅之內(nèi)。 對(duì)于電池充電，VS > VB。 對(duì)于電池放電，VS < VB。 5. 開(kāi)啟電壓源回讀功能，使得電池充電或 放電時(shí)，數(shù)字源表電壓能夠測(cè)量電池電 壓。 6. 將電流限幅（或極限）設(shè)置為電池充電 或放電的電流水平。這是測(cè)試的負(fù)載電 流。 7. 回讀負(fù)載電流、源回讀電壓以及相應(yīng)的 時(shí)間戳。 8. 監(jiān)視電壓，直到電池電壓達(dá)到期望的電 壓電平，并停止測(cè)試。

除了通過(guò)總線(xiàn)監(jiān)視讀數(shù)，在測(cè)試過(guò)程 中，數(shù)字源表還能同時(shí)通過(guò)用戶(hù)界面，顯 示負(fù)載電流、電池電壓以及經(jīng)歷的測(cè)試時(shí) 間。請(qǐng)看在2460型儀器顯示屏上呈現(xiàn)的大 字體、易讀測(cè)量結(jié)果

2450或2460型觸摸屏數(shù)字源表是對(duì)可充電電池的充電和放電循環(huán) 進(jìn)行測(cè)試的理想工具，因?yàn)樗哂芯_地4象限、高功率輸出，能夠精 確地測(cè)量電流和電壓。利用單一儀器進(jìn)行電池測(cè)試，不僅簡(jiǎn)化測(cè)試設(shè)置， 縮短編程時(shí)間，而且節(jié)省機(jī)架空間。