圖2 鋰電池非均質等效模型

2）測試方法

核心思想：模擬電池工作時電芯自發熱，并向殼體及冷板散熱的過程。殼體的散熱速率取決于芯體導熱系數與接觸熱阻，可通過觀測殼體溫度分布及動態變化計算待測熱參數。

如圖3a所示，實驗主要分為“儲熱”和“放熱”兩個階段。

（1）儲熱階段：將電池放置于溫度為T0的恒溫環境中，直至樣品達到熱平衡；

（2）放熱階段：開啟冷板內冷卻水，使殼體冷卻面溫度從T0階躍變化為T1（T1<T0）, 同時利用紅外熱像儀記錄電池外殼最大面溫度場演變過程（如圖3b）。

將熱像儀記錄的空間與時間分布的溫度數據輸入非均質傳熱模型進行反演，可計算得到方形鋰電池的4個熱參數（kin、kcr、htcx、htcz）。另外，利用上述參數，并基于仿真結果設定均質模型等效評估條件，也可以計算得到方形電池等效面向導熱系數kin-uni與等效縱向導熱系數kcr-uni。

圖3 (a)測量系統結構示意圖; (b)電池最大面溫度場演變過程示意圖

3、測試案例

以國內某廠家提供的方形鋰電池作為樣品，按上文所述方法對試樣進行測試，實驗結果如圖4所示。

圖4 (a)方形鋰電池樣品；(b)非均質傳熱模型仿真與測試溫度預測誤差；(c- f)電池熱參數誤差曲線與測試結果

根據反演結果，該方形電池kin =17.4 W/(mK)、kcr=0.61 W/(mK)、htcx=1269 W/(m2K)、htc=584 W/(m2K), 同時誤差曲線表明本次反演方法對上述4個參數的靈敏度均較好，未出現明顯的彼此抵消影響問題（圖4c-f）；另一方面，根據預測誤差結果（圖4b），電池在10分鐘冷卻過程中縱向溫度分布的均方根誤差小于0.2℃，且大部分區域實時誤差在0.2℃之內，表明測得參數的準確性較高。

4、結論

本文簡要介紹了“儲熱-釋放”兩狀態法在方形電池熱參數測試中的應用。本方法能夠填補該測試領域的行業空白，促進新能源汽車、儲能等行業鋰電池熱管理與安全設計技術的發展。

2S熱物性分析儀-TCA 2SC