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當前位置：首頁 > 技術文章 > 電(dian)(dian)池(chi)絕(jue)熱(re)量(liang)熱(re)儀的黃金標準(zhun)：可溯源(yuan)的電(dian)(dian)池(chi)絕(jue)熱(re)量(liang)熱(re)儀校(xiao)準(zhun)方案(an)
前言
電(dian)(dian)池絕(jue)熱量熱儀作為進行電(dian)(dian)池絕(jue)熱熱失控測量的重要儀器，其核心技術(shu)指(zhi)標為樣品(pin)自(zi)放熱檢測靈敏度(du)，即識別樣品(pin)微(wei)弱放熱的能力，該指(zhi)標直接決定(ding)了儀器對電(dian)(dian)池自(zi)放熱起(qi)始溫度(du)Tonset等特(te)征(zheng)溫度點的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量準確(que)性(xing)。為實(shi)現高(gao)檢測(ce)(ce)靈敏度，要(yao)求儀(yi)器具有理想的(de)(de)(de)結構設計、精準測(ce)(ce)溫技術和高(gao)效控溫算法等，從而實(shi)現優異的(de)(de)(de)絕熱性(xing)能。
目(mu)前行業(ye)內缺(que)失(shi)電(dian)池絕熱量(liang)熱儀(yi)整(zheng)機(ji)計(ji)量(liang)校準(zhun)(zhun)規范(fan)，因(yin)此未形成統一、科學(xue)、合理的方法驗證儀(yi)器核心(xin)指標，不利于客觀評價儀(yi)器性能和規范(fan)儀(yi)器標準(zhun)(zhun)，絕熱性能不佳的儀(yi)器測定的數據(ju)更將直接影(ying)響(xiang)相關企業(ye)進(jin)行電(dian)池系統安全設計(ji)，對鋰電(dian)池相關行業(ye)發展產生負面影(ying)響(xiang)。
部(bu)分廠商和用(yong)戶利(li)用(yong)具有(you)經驗數(shu)據(ju)的(de)(de)鋰電(dian)池作為標(biao)樣進行儀器評價，這(zhe)種方法(fa)存在(zai)一(yi)定問題：（1）同一(yi)批次電(dian)池可(ke)能在(zai)內(nei)部(bu)結構、材料等方面存在(zai)細微(wei)差異，熱(re)失控實驗數(shu)據(ju)的(de)(de)一(yi)致性無法(fa)保(bao)證，將引入(ru)額外的(de)(de)不確定度；（2）部分鋰電池(chi)熱失控(kong)過程劇烈，對(dui)儀器(qi)設備(bei)造成明顯污染，甚至(zhi)損(sun)傷(shang)，同時(shi)對(dui)測試場地的要求較高。
為了解決以上問題，本文提出一種基于(yu)焦耳熱發生技(ji)術的電池絕熱量熱儀校準方(fang)(fang)案(an)，該方(fang)(fang)案(an)具有可(ke)溯源、精(jing)度(du)高、易操作、無損(sun)傷、低(di)成本等特(te)點，有望發展(zhan)成為電池絕熱量熱儀的校準規范。
圖1 全尺寸(cun)電池絕熱量熱儀
方案介紹
本(ben)方案利用標準電(dian)阻塊（內置加熱(re)管的(de)金屬(shu)塊）作為標樣（如圖2所(suo)示），并(bing)通過(guo)(guo)程(cheng)控(kong)電(dian)源程(cheng)序控(kong)制(zhi)加熱(re)功(gong)率，調節電(dian)阻塊的(de)升(sheng)溫(wen)速率，從而對(dui)鋰(li)電(dian)池熱(re)失控(kong)溫(wen)升(sheng)過(guo)(guo)程(cheng)進行等效模擬。另(ling)外，通過(guo)(guo)高壓氣瓶搭配電(dian)磁閥產生脈沖氣流的(de)方式，可實現鋰(li)電(dian)池開閥降溫(wen)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)模擬。
為準確(que)模(mo)擬鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)產(chan)熱過程(cheng)，參照典型鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)絕熱失控(kong)實驗數據，對鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)熱失控(kong)升溫(wen)過程(cheng)的(de)(de)表觀反(fan)應動(dong)力學(xue)參數進行擬合(he)計算，得到(dao)電(dian)池(chi)(chi)產(chan)熱速率隨溫(wen)度(du)變化的(de)(de)關(guan)聯方程(cheng)，并結合(he)電(dian)阻(zu)塊的(de)(de)質量及比熱容，計算電源實(shi)時輸出功率(lv)，實(shi)現電池放熱過程(cheng)精確(que)模擬(ni)。
圖(tu)2 鋰電池熱(re)失控模擬裝(zhuang)置示意圖(tu)
如(ru)圖2所示，將標準塊吊裝在絕熱(re)(re)量熱(re)(re)儀中，并(bing)進行HWS模式實驗，通過對比理論特征溫度(du)點與實測特征溫度(du)點，以及各(ge)溫度(du)臺階理論溫升(sheng)速(su)率與實測溫升(sheng)速(su)率，可以驗證絕熱(re)量熱(re)儀的測量靈敏(min)度(du)和準確(que)性。
驗證結果示例
利用BAC-420A分(fen)別進行(xing)三元和(he)磷(lin)酸鐵鋰電(dian)芯(xin)的絕(jue)熱熱失控模擬(ni)實驗，實驗結(jie)果(guo)如(ru)圖3~圖8所示。對于三元鋰電(dian)模擬(ni)實驗，標樣的理論Tonset溫度為80.0℃（對(dui)應(ying)升溫速(su)率為0.02℃/min），兩次(ci)實驗的Tonset檢(jian)出臺階分別為80℃和85℃，符合預期。
（2）BAC-800A驗證實(shi)驗
對具有更大量(liang)熱(re)腔尺寸的BAC-800A分別(bie)進行一組三(san)元鋰(li)電和磷酸鐵(tie)鋰(li)的絕熱(re)熱(re)失控(kong)模(mo)擬實(shi)驗(yan)，實(shi)驗(yan)結果如圖9~圖12所示。三(san)元鋰(li)電、磷酸鐵(tie)鋰(li)模(mo)擬實(shi)驗(yan)的Tonset檢出臺階(jie)分別為80℃、105℃，均(jun)符合預期。實驗中各臺階(jie)實測溫升速率與理論值偏差(cha)均(jun)在(zai)±0.003℃/min內(nei)。
（3）BAC-1000A驗證實驗
對(dui)大尺(chi)寸密閉型絕熱(re)量(liang)熱(re)儀BAC-1000A分別進(jin)行一組三(san)元鋰(li)電和磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)的絕熱(re)熱(re)失控模擬(ni)實(shi)驗(yan)，實(shi)驗(yan)結果如圖13~圖16所示(shi)。三(san)元鋰(li)電、磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)模擬(ni)實(shi)驗(yan)的Tonset檢出臺階(jie)分別為80℃、110℃，均符合預期；實驗中各臺階(jie)實測溫(wen)升(sheng)速率(lv)與理論值偏差均在(zai)±0.005℃/min內。
總結
基于(yu)本文(wen)提出的(de)電池絕熱量(liang)熱儀(yi)校準(zhun)方(fang)案，可以(yi)客觀、有(you)效(xiao)地評價電池絕熱量(liang)儀(yi)的(de)關鍵性能。同(tong)時本文(wen)的(de)測試(shi)結果(guo)驗(yan)證了仰(yang)儀(yi)科(ke)(ke)技(ji)全尺寸大電池絕熱量(liang)熱儀(yi)的(de)優異(yi)性能。仰(yang)儀(yi)科(ke)(ke)技(ji)將繼續推進(jin)相關計(ji)量(liang)檢(jian)測標準(zhun)的(de)落地，規范行業發展，以(yi)精確、可靠的(de)數據(ju)為(wei)鋰電池行業保駕(jia)護航。
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