全球首创——“储热-释放”两状态法用于方形锂电池导热系数测定

文章来源:
字体:
发布时间:2021-09-23

       本文简要介绍了仰仪科技泰默检测联合开发的一种全新的“储热-释放”两状态法在方形电池热参数测试中的应用。本方法有望填补该测试领域的行业空白,促进新能源汽车、储能、消费电子、航空航天等行业锂电池热管理与安全设计技术的发展。 

1632360945874027257.jpg

1、背景介绍

为您提供精确、高效、安全的锂电池热测试体验

锂电池热管理系统是提升电池稳定性、安全性和有效使用生命周期的重要保障。热管理设计与优化离不开热仿真分析技术,而热仿真的可靠性不仅依赖于合理的模型,更需要准确的热物性参数(导热系数、比热容、换热系数等)作为输入,导热系数是其中最重要的参数之一。

由于缺乏有效测试方法与仪器,电池单体导热系数测试尚未形成通用标准。其中,软包电池测试存在一些可行的方法,如3D热物性分析仪、稳态法等[1];而对于结构更复杂的方形电池,在不拆解外壳的前提下仍然没有有效测试手段,业内大多使用经验值或原理模型进行估计。由于在新能源车、储能等领域,方形电池的装机量远超软包和圆柱电池,占比超过80%,因此开发方形电池导热系数测试技术对于行业发展具有更重要的意义。

1632360995757003427.png

图1 方形电池模组(简化)温度变化过程CFD仿真

2、测试原理

方形电池为具有典型核壳结构的非均质样品。一方面,内部卷芯与外部铝壳之间的导热系数差异巨大。壳体的热屏蔽效应将导致上文提及的几种软包测试方法失效;另一方面,卷芯与壳体之间的接触热阻也是影响单体传热的关键参数,需同时进行测试评估。

为解决不拆解状态方形电池热参数测量的问题,杭州泰默检测技术有限公司开发了基于红外热像仪非接触式测温与非均质传热模型反演的“储热-释放”两状态测试方法,可通过一次实验同时得到卷芯纵向与面向导热系数,以及卷芯与壳体间的接触热阻。以下对测试方法做简要介绍:

1)计算模型

为了在不改变电池传热规律的前提下简化计算,如图2所示,可将方形电池简化为金属外壳和内部芯片两部分组成的非均质等效模型。其中芯体热特性为正交各向异性;壳体为均质,且已知其热物性参数。

该非均质模型的四个关键参数为:

芯体导热系数:面向导热系数kin、纵向导热系数kcr;

接触面换热系数:芯体和壳体(大面)换热系数hxy、芯体与壳体(冷却面)换热系数hyz;

新闻爆料

图片精选