圖2 鋰電池非均質(zhì)等效模型

2）測試方法

核心思想：模擬電池工作時(shí)電芯自發(fā)熱，并向殼體及冷板散熱的過程。殼體的散熱速率取決于芯體導(dǎo)熱系數(shù)與接觸熱阻，可通過觀測殼體溫度分布及動(dòng)態(tài)變化計(jì)算待測熱參數(shù)。

如圖3a所示，實(shí)驗(yàn)主要分為“儲(chǔ)熱”和“放熱”兩個(gè)階段。

（1）儲(chǔ)熱階段：將電池放置于溫度為T0的恒溫環(huán)境中，直至樣品達(dá)到熱平衡；

（2）放熱階段：開啟冷板內(nèi)冷卻水，使殼體冷卻面溫度從T0階躍變化為T1（T1<T0）, 同時(shí)利用紅外熱像儀記錄電池外殼最大面溫度場演變過程（如圖3b）。

將熱像儀記錄的空間與時(shí)間分布的溫度數(shù)據(jù)輸入非均質(zhì)傳熱模型進(jìn)行反演，可計(jì)算得到方形鋰電池的4個(gè)熱參數(shù)（kin、kcr、htcx、htcz）。另外，利用上述參數(shù)，并基于仿真結(jié)果設(shè)定均質(zhì)模型等效評(píng)估條件，也可以計(jì)算得到方形電池等效面向?qū)�熱系�?shù)kin-uni與等效縱向?qū)�熱系�?shù)kcr-uni。

圖3 (a)測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖; (b)電池最大面溫度場演變過程示意圖

3、測試案例

以國內(nèi)某廠家提供的方形鋰電池作為樣品，按上文所述方法對試樣進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 (a)方形鋰電池樣品；(b)非均質(zhì)傳熱模型仿真與測試溫度預(yù)測誤差；(c- f)電池?zé)釁��?shù)誤差曲線與測試結(jié)果

根據(jù)反演結(jié)果，該方形電池kin =17.4 W/(mK)、kcr=0.61 W/(mK)、htcx=1269 W/(m2K)、htc=584 W/(m2K), 同時(shí)誤差曲線表明本次反演方法對上述4個(gè)參數(shù)的靈敏度均較好，未出現(xiàn)明顯的彼此抵消影響問題（圖4c-f）；另一方面，根據(jù)預(yù)測誤差結(jié)果（圖4b），電池在10分鐘冷卻過程中縱向溫度分布的均方根誤差小于0.2℃，且大部分區(qū)域?qū)崟r(shí)誤差在0.2℃之內(nèi)，表明測得參數(shù)的準(zhǔn)確性較高。

4、結(jié)論

本文簡要介紹了“儲(chǔ)熱-釋放”兩狀態(tài)法在方形電池?zé)釁��?shù)測試中的應(yīng)用。本方法能夠填補(bǔ)該測試領(lǐng)域的行業(yè)空白，促進(jìn)新能源汽車、儲(chǔ)能等行業(yè)鋰電池?zé)峁芾砼c安全設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

2S熱物性分析儀-TCA 2SC