[发明专利]一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置

说明书

本发明涉及一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置，在圆柱电池的芯轴中空部位安置圆柱形加热器来测定圆柱电池的径向导热系数与比热；所述的圆柱形加热器包括绝缘柱、电热丝、中空钢壳、绝缘带以及热电偶。在待测电池周围包裹绝热材料，同时在圆柱电池外壳以及绝热材料的外壁面贴敷热电偶，将待测试电池放置在控温箱内进行加热，根据圆柱电池内部与外部的温升速率确定准稳态阶段，依据准稳态原理求得圆柱电池的径向导热系数与比热。本发明中用于测量圆柱电池导热系数的测试装置结构简单、测量时间短，测试结果准确，成本低、容易实现。可用于不同工况温度下圆柱电池径向导热系数与比热的测量。

技术领域

本发明涉及一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置，属于储能电池热物性参数与热管理技术领域。

背景技术

随着全球能源危机以及环境污染等问题的日益加剧，人们越来越重视储能与动力电池的发展。以锂离子电池为主的圆柱电池因功率密度高、一致性好、自放电率低等优点，所以成为消费电子、电动汽车理想的储能电池之一。然而，圆柱电池在运行中大倍率充放电会产生较多的热量，若不及时耗散容易引发电池容量和寿命衰减，甚至诱发电池的热失控。随着使用年限的提高，电池正负极材料与集流极之间的粘接性下降，电解液损耗，导热与导电性能会进一步下降，即使在正常充放电的情况下也有可能导致产热增加，加大热失控风险。

圆柱电池的径向导热系数是一个重要热物性参数，能有效地衡量电池的温升速度和内部温差的幅度变化，是电池进行有效热管理的关键热物性参数。为了评估圆柱电池的升温特性以及内部温差，需要确定电池的径向导热系数等热物性参数，从而实现对圆柱电池的有效热管理与温度管控。由于圆柱电池包栝电芯、正负极极耳、正极端盖等零部件以及易挥发电解液，呈现非均质特征，互相干扰，导致圆柱电池导热系数测量尤为困难。

申请公布号为CN 108170914 A的发明专利公开了一种圆柱卷绕式锂离子动力电池热物性参数的原位求取方法，该方法在仿真软件中搭建简化的18650电池二维轴对称传热模型，该传热模型中包含该电池不同方向上的导热系数以及热参数，通过软件仿真拟合电池外部加热时的表面温度分布来获取导热系数与比热。该方法不能直接测量圆柱电池的径向导热系数与比热，必须通过仿真软件试凑实验结果，计算时间长，测量难度高。由于搭建的电池传热模型与电池的真实结构状态存在一定的差异，没有实现对电池真实热参数的直接测量，因此测量精度难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，能够实现对圆柱电池进行直接测量，使测量结果更加真实和准确。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，包括以下步骤：

S1、把待测圆柱电池进行放电至某一荷电状态，通过开口方式在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器，所述圆柱形加热器内部安装加热丝、一个或数个热电偶并引出正负极引线，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化；

S2、用绝热材料将圆柱电池包裹，在圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，接着将圆柱电池置于温控箱之内，将所述圆柱形加热器的正负极引线与温控箱外部的直流电源连接提供恒定加热功率；

S3、在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器，并将所有热电偶及外部温度传感器分别与数据采集仪相连输出温度信号；