锂离子电池产品平均比热测量方法

锂离子电池产品比热测量方法
1适用范围
本标准规定了锂离子电池产品比热测量方法技术要求。
本标准适用于新能源汽车、储能电池产品行业。
2引用标准
下列文件中的条款,通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB╱T36276-2018电力储能用锂离子电池
3术语和定义
3.1
锂离子电池(lithium ion battery)
锂离子电池,简称电池,是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,锂离子(Li+)在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。
3.2
平均比热(mean specific heat)
平均比热是单位质量的物质温度升高1K所需的热量,该热量是电池在规定
温度范围内温度增加所吸收的热量。
3.3
充放电倍率(charge and discharge rate)
电池充电或放电电流与名义电流之比为电池充电或者放电倍率,一般用xC 表示,其中x表示电池充电或放电电流与名义电流之比。电池充电或者放电倍率越大,则电池充电或者放电时间越短。
3.4
荷电状态(state of charge)
电池的可用电量与电池的额定电量之比,取值在0与1之间。
3.5符号
c−比热容(J/kgK)
I−加热器电流(A)
m−质量(kg)
Q−加热器总功率(J)
T0−环境温度(︒C)
ΔTave−电池平均温升(︒C)
ΔT L1−电池加热过程因热损导致的平均温升(温降)(︒C)
ΔT L2−电池均温过程因热损导致的平均温升(温降)(︒C)
τ1−加热时间(s)
τ2−均温时间(s)
Ucool−温升速率(︒C/s)
Φ−加热功率(W)
4锂离子电池平均比热测试原理
将某一待测电池单体表面均匀加热到试验指定温度,停止加热持续一段时间,待电池内外温度均匀一致后,记录表面温度与待测电池的温升。根据电池因吸热产生的温升、热损校准计算出电池的平均比热容(公式3)。
5试样
待测电池试样尺寸和型式:
待测电池的可以是圆柱电池,方形电池,软包电池。电池外表面平整、无毛刺、无鼓包凹陷或者破损,可按GB╱T36276-2018进行外观检查。电池的额定容量在2AH-300AH之间,质量在0.04-5kg之间。试样数量不少于3个。
6仪器设备
仪器设备主要由加热膜、直流电源、恒温箱、亚克力箱体和温度测量装置组成,如图1所示。
6.1加热膜
加热膜一般由聚酰亚胺薄膜包裹金属加热片组成,厚度在0.05-0.3mm范围。
图1.仪器设备
6.2直流电源
直流电源向加热膜提供加热功率,根据电池大小加热功率也各不相同,以质量0.845kg、比热为1000J/kgK的电池温升10︒C为例,加热功率为Q=0.845*1000*10/500=16.9W。加热功率的精度要达到0.5%以内。6.3恒温箱
恒温箱一般为具有加热与制冷的高低温箱系统,通常温度控制精度为2︒C,不做特别要求。内部空间在200L以上,适合放置亚克力箱体。
6.4亚克力箱体
亚克力箱体各个侧面均由亚克力组成,箱体大小为40cm⨯40cm⨯40cm,厚度在15mm,测面布置塑料连接管与导线连接孔。亚克力箱体可将箱内空气温度控制在±0.5︒C,电池的初始温度波动在±0.1︒C之内。
6.5温度测量装置
温度测量装置由温度数据采集仪与若干热电偶传感器组成,温度数据采集仪
精度应在0.05︒C之内。热电偶传感器应采用统一批次热电偶,精度在0.1︒C,
准确度在0.5︒C之内。热电偶丝径在0.2mm或以下,避免沿电阻丝散热导
致测量误差。
7试验步骤
锂离子电池内部电极材料多层卷绕或者叠放,在加热时存在较大温度梯度。常规的加热量热方法测量锂离子电池比热会由于温度不均匀会导致测量结果不准确。
本方法采用加热-均温过程的校准量热法进行电池比热测量,确保电池整体温度一致、并结合电池热损标定进行测值校准。
7.1待测电池准备
加热膜部分由背胶贴合于圆柱电池侧表面并用耐高温胶带固定,如果是方形电池则贴合于电池大面,贴合的覆盖面积不低于电池的表面积的50%。
在电池上下裸露部分金属壳体以及表面中心的加热膜上各固定1个热电偶(注意电池正极和负极端子不
要短路),对于圆柱电池布置3个热电偶,对大型方形电池一般要6个热电偶。绝热层包裹电池、加热膜和温度传感器并置于温控箱内,亚克力箱体放置在温控箱中央,如图2所示。然后用气凝胶绝热材料将待测电池完全包裹并引出加热膜线路与热电偶线。

本文发布于:2024-09-21 00:31:38,感谢您对本站的认可!

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