锂离子电池的一个特点是自放电现象。自放电的概念很简单:拿一个电池，给它充电，测量它的开路电压(OCV)，然后让它在没有任何连接的情况下站在那里。一段时间后回到电池，你会发现电池的OCV较低，这表明电池处于较低的荷电状态(SoC)。如果SoC较低，则意味着电池中存储的能量(即，存储的安培*小时)较低。
储存能量的损失不是由外部负载(如灯泡或电机)引起的，而是由自放电引起的，在这种情况下，能量以微小的热量损失给电池内部的内部负载。这种自放电，有时被称为泄漏，降低了SoC，最终降低了OCV。注意，自放电是一个连续的过程，不断地排泄电池，降低SoC和OCV。
自放电的数量取决于许多因素:电池材料/化学，电池的SoC，电池的温度，电池的容量。一般来说，自放电是在微安量级。100 mAH的小细胞可表现出10µA以下的自放电，而100 AH的大细胞可表现出500µA的自放电。
发现自放电
对于设计由锂离子电池供电的电池驱动设备的工程师来说，知道预期的自放电是很重要的。如果电池供电的设备将被储存很长一段时间，比如一个紧急除颤器，设计师必须能够预测细胞将在什么时候自我放电到他们将不再能够支持一个拯救生命的事件。
如果电池驱动的设备是一辆电动汽车，设计师将希望构建一个电池管理系统(BMS)，该系统能够非常准确地了解电池的SoC，以便为驾驶员提供最大的续航里程。如果电池由于自放电而失去SoC，则需要将这种损失计入距离计算中。此外，如果自放电对制造电池驱动设备的工程师很重要，那么它对电池制造商也很重要——他们必须把这一信息提供给他们的客户，也就是设计电池驱动设备的工程师。
测量自放电在概念上也相当简单(图1)．用电压表测量电池的OCV(称为OCV1)。然后，在等待一段时间后(称之为T)，再次测量OCV(称之为OCV2)。OCV1-OCV2之间的差异允许您确定SoC变化的量。OCV1和OCV2之间的时间T差越大，SoC的变化越大，因为它被允许自放电的时间越长。
1.逐步描述Delta-OCV方法，包括测量方法(a)和计算等效自放电电流(b)。
为了确定自放电，您首先通过观察OCV1在细胞的OCV与SoC曲线上的位置来确定细胞的SoC。称之为SoC1。然后，查看OCV2，它会告诉你新的SoC。称之为SoC2。SoC = SoC1-SoC2的变化。SoC的这一变化将是一个小数字，以安培*小时(SoC以安培*小时衡量)。SoC的变化除以两次测量之间的时间T就是自放电电流。
Delta-OCV方法
使用这种被称为Delta-OCV方法的挑战包括电池松弛和电压表测量误差的计算。另一个需要考虑的问题是，OCV会因温度而变化——这个主题将保留到以后的文章中讨论，因为它对Delta-OCV测量方法的影响最小。
电池的松弛(由充电或放电引起)是锂离子电池的另一个特点。为了给电池充电，你需要使用一个充电器来施加一个高于电池OCV的外部电压。施加的外部电压通过迫使电流进入电池来给电池充电，从而增加电池的SoC和OCV。当你停止给电池充电并去除外部充电电压时，电池的OCV会随着电池的放松而轻微下降。
相反地，为了使电池放电，你使用一个放电器施加一个低于电池的OCV的外部电压。这是通过从电池中吸取电流来放电电池，降低其SoC，因此，其OCV。当你停止放电电池和去除外部放电电压，电池OCV轻微上升在电池放松。
Delta-OCV方法利用OCV的变化来确定自放电，并从根本上假设OCV的所有变化都是由自放电引起的。然而，正如刚才所述，由于细胞松弛，OCV也会发生变化。因此，为了确保良好的Delta-OCV测量，必须等到细胞放松完成后才进行第一次OCV测量。如果等待时间不够长，OCV的变化将是细胞弛豫和自放电作用的总和，导致自放电电流的计算错误。
一个放松的状态
现在的挑战是要知道细胞完全放松需要多长时间。这需要加以描述才能确定。在充电或放电后的最初几分钟或几小时内，电池可能会经历几百毫伏的OCV变化(图2)．这将干扰自放电测量。一个细胞完全放松可能需要10天的时间，而且从放松到OCV没有变化。
判断等待时间的一个经验法则是，比较由自我放电引起的OCV的预期变化和由放松引起的OCV的变化。如果你预期由于自放电导致的OCV变化为3mv，那么你应该等待，直到由于弛豫导致的OCV变化下降到30µV，或由于自放电值导致的预期OCV变化的1%。这可能需要一天或更长时间。具体的弛缓时间是通过记录充电或放电后的OCV与时间的关系来确定的。然后观察OCV的变化何时小到足以表明细胞已经放松(也就是充分休息)。
确定好细胞和坏细胞
既然我们已经知道了如何用Delta-OCV法进行自放电测量，那么我们是否可以用这种方法找到自放电低的好细胞，剔除自放电高的坏细胞呢?
在上面的例子中，由于自放电，Delta-OCV为3 mV。坏细胞在3mv以上，好细胞在3mv以下。这意味着对测量精度的要求不仅是要精确测量3mv，而且要能够精确测量大于3mv和小于3mv之间的差值。让我们看一个例子。
对于2.4-AH 18650圆柱形电池，在80% SoC时，我们让一个良好的电池休息8天。然后我们测量了OCV随时间的变化，每月10.4 mV，或每天431µV。这对应于每月0.0288 AH或1.15% SoC的变化。等效自放电电流为40µA (= 0.0288 AH/720小时)。我们进行了7天的Delta-OCV测量，结果是3 mV的变化。
我们在一个有大约100µa自放电的坏细胞上做了同样的测量。在本例中，Delta-OCV测量值为4.3 mV。
这里的测量挑战是，我们试图在一个很大的数字(4.1 V)上测量非常小的变化(几毫伏)。所以，为了测量OCV，电压表需要在一个足够大的范围来测量4.1 V。通常，这将是一个5或10伏的量程，这取决于电压表的量程。因此，虽然电压表似乎很容易区分3 mV和4.3 mV，但要在10 v范围内准确地做到这一点可能不是那么简单。
当测量4v时，手持式DMM的测量误差约为1或2mv。这意味着手持式DMM不够精确，不能测量3 mV Delta-OCV，当然也不能精确地观察好电池和坏电池之间的1.3 mV差异。
转向更精确的台式DMM, 6.5位DMM测量时约有200µV的误差，而7.5位DMM测量4 V时约有100µV的误差。虽然这已经足够精确地测量4-V细胞的δ - ocv，但它仍然是边缘的，以明确观察好细胞和坏细胞之间的差异。
虽然这些dmm目前用于Delta-OCV测量，但您不应该过于相信它们基于自放电值对电池进行分类或分级的能力。我们需要的是利用长时间的等待(如14天或更多天)。这将使细胞放电更多，导致更高的SoC变化和更大的OCV差异在不同等级的细胞。
3.的KeysightBT2152A自放电分析仪直接测量锂离子电池的自放电电流不需要一个小时，因此不需要等待几天或几周的电池OCV的变化。
总之，确定自放电在概念上很容易，因为它只需要进行两次OCV测量。但是，如果您的目标是根据电池的自放电值对其进行分级，那么就有必要考虑松弛和电压表的精度。虽然Delta-OCV是一种可信的方法，但也有较新的方法，如使用自放电分析仪直接测量自放电电流(图3)，它不依赖于OCV测量来确定自放电电流。
