[發明專利]一種測量圓柱電池軸向導熱系數與比熱的方法與裝置

有效

• 申請號: 202011180603.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112378952B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 張恒運;劉順波;吳國平;李培超;徐屾;黃興華;郭韻;劉飛
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

本發明公開了一種測量圓柱電池軸向導熱系數與比熱的方法：選取同型號圓柱電池若干，等分為上下兩組；兩組圓柱電池相對放置，待測圓柱電池位于中心，剩余圓柱電池均勻分布在四周，圓柱電池間設有膜式加熱器，所述上/下待測圓柱電池的正負極端面或端面邊緣分別貼敷熱電偶；用套筒將圓柱電池固定后用絕熱殼體進行包裹，并從套筒中引出膜式加熱器和熱電偶的連接線，分別與直流電源和數據采集儀相連接；溫控箱設定初始溫度，將絕熱殼體包裹的圓柱電池在溫控箱中靜置一段時間后，通過膜式加熱器給圓柱電池加熱，并將溫度數據傳輸至數據采集儀；計算上待測圓柱電池和下待測圓柱電池的導熱系數和比熱并取平均值作為平均導熱系數和平均比熱。

技術領域

本發明涉及儲能電池熱物性參數研究與熱管理領域，具體涉及一種圓柱電池軸向導熱系數與比熱測定方法與測定裝置。

背景技術

隨著地球環境的不斷惡化以及化石能源的緊缺，高效、節能、零排放的電動汽車近幾年得到規模化發展。在眾多汽車動力電池的綜合性能中，鋰離子電池因其能量密度高、充放電速度快、無記憶效應、自放電少等優點被認為是最有前途的動力源，已經成為眾多電動汽車的首選動力電池。

然而鋰離子電池的性能與工作溫度密切相關，在充放電過程中電池內部發生的電化學反應會導致電池溫度升高，電池溫度過高將會嚴重影響鋰離子電池的壽命，甚至會造成鋰離子電池自燃的嚴重后果；當工作溫度過低時，鋰離子電池性能大幅度降低，內阻顯著增大，在極寒環境下，甚至會導致無法正常放電。由此可見，鋰離子電池工作的實際環境溫度過高或過低均會對電池的性能產生不利影響。電池性能、循環壽命和系統安全性都取決于電池內的溫度分布，而溫度分布又取決于電池內的產熱率、比熱容以及電池導熱系數等熱參數。因此，對鋰離子電池導熱系數及比熱的研究對有效開發熱管理系統，防止熱失控現象的發生至關重要。

電池的導熱系數是電池溫度熱管理與溫度預測的重要參數，它反映了電池的熱傳導能力。然而，由于圓柱電池包括：卷繞式電芯、正負極極耳、正極端蓋等零部件以及易揮發電解液，呈現非均質特征，直接在電池單體正負極施加熱流獲得溫差，并通過傅里葉定律所獲得的導熱系數誤差較大，側向的熱泄漏、熱損失大，導致測量結果不準確。因此，如何對圓柱電池軸向導熱系數及比熱進行直接并準確的測量是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何對圓柱電池軸向導熱系數及比熱進行直接并準確的測量，提供一種測量圓柱電池軸向導熱系數與比熱的方法與裝置。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種測量圓柱電池軸向導熱系數與比熱的方法，所述方法包括：

選取同型號圓柱電池若干，等分為上下兩組；

上組圓柱電池中心圍有上待測圓柱電池，上組剩余圓柱電池均勻分布在所述上待測圓柱電池四周呈中心對稱分布，下組圓柱電池按所述上組圓柱電池同樣的方式排列；

所述上組圓柱電池和所述下組圓柱電池相對放置，各相對放置的所述圓柱電池間設有膜式加熱器，所述上待測圓柱電池的正負極端面或端面邊緣還分別貼敷熱電偶，下待測圓柱電池按所述上待測圓柱電池同樣的方式貼敷熱電偶；

用套筒將所述上組圓柱電池和所述下組圓柱電池固定后用絕熱殼體進行包裹，并從所述套筒中引出所述膜式加熱器和所述熱電偶的連接線，所述連接線可穿出所述絕熱殼體；

將所述絕熱殼體包裹的所述套筒固定的所述圓柱電池置于溫控箱中，并將所述膜式加熱器和所述熱電偶的連接線分別與直流電源和數據采集儀相連接；

啟動所述溫控箱設定初始溫度，將所述絕熱殼體包裹的所述套筒固定的所述圓柱電池在所述溫控箱中靜置一段時間后，通過所述膜式加熱器給所述圓柱電池加熱，并通過所述熱電偶將所述上待測圓柱電池兩端和所述下待測圓柱電池兩端的溫度數據傳輸至所述數據采集儀；