材料研究

概述 
       可充电电池或二次电池常用来取代电子设备，如笔记本电脑、视频游戏控制器、手机、数码相机和遥控器中使用的一次性电池。为了改进或取代现有电池技术，研究人员正在研究延长电池寿命同时降低充电电池成本的方法。常见的可充电电池种类包括锂离子电池、镍氢电池和镍镉电池。通常利用放电和充电循环来对二次电池特征进行测试。循环测试提供电池的有关信息，如内部化学物质、容量、可用周期数及寿命。在生产测试中，往往通过充电/放电循环来验证电池的性能指标，并确保其没有缺陷。 
       典型的电池充电/放电测试设置通常包括可编程电源、电子负载、电压表和电流表。这些系统需要众多软件和硬件配置，以实现工作测试台中所有仪器的同步。而多功能数字源表的出现，彻底解决了以上难题。S型数字源表集合电压源、电流源、电压表、电流表、电子负载的功能于一身，支持四象限工作，可作为源或负载。广泛用于各类精密器件的测量。S型数字源表具有拉/灌电流以及测量电压和电流的灵活性，使得它们非常适合电池的电流循环方案，只需一部S型源表而非整架设备。


电池充电/放电
       恒定电流充电和放电的速率定义为电池容量，即电池可以存储的电荷数量。电池容量由可用毫安小时(mAH)来说明，应当用放电或负载、电流来表示。在1小时内对整个电池进行放电时的放电电流称为C速率。例如，额定1000mAH的电池，如果以1C速率放电，那么它在1小时的输出即为1000mA。如果500mAH电池在50mA时放电，然后以C/10(0.1C)速率放电，那么它可以作为50mA源供电10小时。

测试说明

       对于充电和放电循环，S型触摸屏数字源表可以配置为源电压并测量电流。下图给出简化的充电和放电循环电路示意图。

       电池充电通常使用恒定电流。利用数字源表可以实现充电，即把它作为电压源，设置电池额定电压，并设置期望的充电电流,作为电流限幅。测试开始时，电池电压低于数字源表仪器的电压输出设置。因此，在这个压差作用下，电流立刻达到用户定义的电流限幅。当达到电流限幅时，数字源表仪器就作为恒流源，直到达到设定的电压电平。随着电池完全充电，电流将下降，直到达到零或接近零。为了预防安全隐患或损坏电池，必须注意不要过度充电。
       当电池放电时，数字源表作为阱，因为它消耗电能而不是提供电源。将数字源表仪器电压源设置为低于电池电压，电流限幅设置为放电速率。当输出启用时，电流从电池流入数字源表仪器的高电平端口。因此，电流读数将是负数。放电电流应当保持恒定，直到电池电压下降至数字源表仪器的电压源设定值。

与电池连接

      为了建立测试，需将S型触摸屏数字源表与电池进行连接，如下图所示。将仪器端口与电池进行4线或程控检测连接，以可以消除引线电阻的影响。这样，测得的电池电压尽可能接近其端口电压。

       数字源表仪器的Force HI和Sense HI输出端子与电池正极(+)端子相连，其Sense LO和Force LO输出端子与电池负极(–)端子相连。

自动放电循环
       电池的充电和放电循环通常需要几个小时，因此自动化测试非常重要。利用仪器的任何通信接口(RS-232、GPIB或以太网)，都可执行测试。
为实现充电和放电，应当对数字源表仪器进行设置，执行以下步骤：
       1.设置4线测量模式；
       2.选择源表测量功能，此功能下源表既能做源输出，也能同时测量电池电压与电流。
       3.选择电压源模式，设置合适电压源值，并设置充放电水平的电流限值；
        Vs>VB时，电池为充电状态；
        Vs<VB时，电池为放电状态；
       4.方便同步观察电流、电压、IV特性曲线，可以使用S源表配套的上位机软件PssSMUTools，
       5.同样在上位机软件上选择电压源模式，设置适当源值，设置充放电水平的电流限值；
       6.切换表格界面查看电压、电流、时间测试记录数据；
       7.切换图形界面查看电压、电流与对应时间的变化曲线

       除了通过总线监视读数，在测试过程中，S型数字源表还能同时通过用户界面，显示负载电流、电池电压以及经历的测试时间。请看在S型仪器显示屏上呈现的大字体、易读测量结果

除了通过总线监视读数，在测试过程中，S型数字源表还能同时通过用户界面，显示负载电流、电池电压以及经历的测试时间。请看在S型仪器显示屏上呈现的大字体、易读测量结果

结束语
       S型触摸屏数字源表是对可充电电池的充电和放电循环进行测试的理想工具，因为它具有精确地4象限、高功率输出，能够精确地测量电流和电压。利用单一仪器进行电池测试，不仅简化测试设置，缩短编程时间，而且节省机架空间。