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計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

更新時間：2024-07-19  |  點擊率：773


前沿


鋰(li)電池充放(fang)電過程中會產生(sheng)大(da)量熱量，使其內部溫(wen)度(du)上升直接(jie)影響鋰(li)電池的性能(neng)與壽命，溫(wen)度(du)過高甚至會導致電池熱失控，引發安全事故。因(yin)此(ci)，對充放電(dian)(dian)(dian)產熱(re)進行研究(jiu)，并以此(ci)為基礎開展鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池熱(re)仿真(zhen)模擬，對于提高鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池安全性十(shi)分重要。
電池等溫量熱儀與電(dian)池絕熱量熱儀是測定電(dian)池充放電(dian)產熱的主流(liu)儀器。在《對比等溫量熱及絕熱量熱用于鋰電池充放電產熱測量》一文中，我們簡述了電池絕熱量熱儀和電池等溫量熱儀的測量原理與優劣勢。那么怎樣保證儀器測量的準確性呢？在《電池絕熱量熱儀的黃金標準》一文中，我們已介紹了一種可溯源的電池絕熱量熱儀校準方案。而基于同樣的原理，該方法也同樣可以運用于電池等溫量熱儀的準確性驗證。

這是(shi)一種基于(yu)焦耳熱發生(sheng)技術的電池(chi)等溫量熱儀校準方(fang)案，該(gai)方(fang)案具有可(ke)溯源、精度高(gao)、易操作(zuo)、無損傷、低成本等特點(dian)，同樣有望發展成為(wei)電池(chi)等溫量熱儀的校準規范(fan)。

計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖(tu)1 BIC-400A電池等溫量熱(re)儀



方案介紹


本方案利用(yong)標準(zhun)電阻塊（內置(zhi)加熱管的(de)金屬塊）作為標定器（如圖2所示），并通(tong)過程控電(dian)源調(diao)節電(dian)阻塊的產(chan)熱功率，從而(er)對(dui)鋰電(dian)池(chi)充放電(dian)產(chan)熱過程(cheng)進行(xing)等效模(mo)擬。
計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖2 電池(chi)等(deng)溫量熱(re)儀校(xiao)準(zhun)裝置示意圖


恒流(liu)源控制電(dian)阻塊(kuai)輸(shu)出恒定功(gong)率或者程序改(gai)變功(gong)率輸(shu)出(參考(kao)電(dian)池(chi)真(zhen)實充(chong)放(fang)電(dian)產熱曲(qu)線)，隨后(hou)將測量(liang)值與輸(shu)入值進行對(dui)比，獲得儀器測量(liang)準確性驗(yan)證結果。


驗證結果


（1）標準電阻塊恒功率產熱


如圖3所示， 恒流源輸出恒定功率，等待曲線平穩后計算儀器測定功率與恒流源輸出功率之間的差值，計算可得測量誤差為0.87%，符合儀器1%的精度要求，結果如表1所示。
計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖3 30℃標準電阻塊實測發(fa)熱功率-時間(jian)曲線


表1 等溫(wen)量熱儀恒功(gong)率(lv)準確性(xing)驗(yan)證結果

計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案



（2）標準電阻塊變功率產熱


下面我們利用校準裝置模擬電(dian)池(chi)真實的充(chong)放電(dian)產(chan)熱(re)特(te)征(zheng)(zheng)曲(qu)線，并進行儀器性(xing)能(neng)驗證。觀(guan)察(cha)圖4發現，儀器測定的產(chan)熱(re)功率(lv)曲(qu)線變化(hua)趨勢與恒(heng)流源輸(shu)出功率(lv)曲(qu)線幾乎重合，且(qie)樣品產(chan)熱(re)量(liang)的測量(liang)誤(wu)差小于1.5%，證明BIC-400A電(dian)池(chi)等(deng)溫量(liang)熱(re)儀能(neng)夠(gou)有效表征(zheng)(zheng)充(chong)放電(dian)過程電(dian)芯產(chan)熱(re)隨SOC變化(hua)規律(lv)，并具備優異的量(liang)熱(re)準確性(xing)。
計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖4 25℃標準電阻塊放熱功率-時(shi)間曲線及(ji)恒(heng)流源輸出(chu)功率-時(shi)間曲線對比


表2 等溫(wen)量熱(re)儀變(bian)功率準確(que)性驗證結果

計量規范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

注(zhu)：實驗產熱總熱量1不(bu)考慮熱滯后、實(shi)驗產熱總熱量2考(kao)慮熱滯后。


總結


基于本文提出的電池等溫量熱儀校準方案，可以客觀、有效地評價電池等溫量儀的關鍵性能。仰儀科技參與起草的《動力電池等溫量熱儀校準規范》已經順利完成評審，即將正式實施。作為行業的積極推動者，仰儀科技將持續致力于計量檢測標準的制定和應用，為行業的規范化發展提供有力支持，以精(jing)確、可靠(kao)的數(shu)據為(wei)鋰電(dian)池(chi)行業保(bao)駕護航。