本文利用兩狀態(tài)法熱參數(shù)測試儀TCA 2SC-080對280Ah磷酸鐵鋰方殼鋰離子電池在不同SOC下的各向異性導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了研究。

　　鋰離子電池作為一種可充電電源，具有功率密度高、自放電率低、壽命長等優(yōu)點，在電動汽車和混合動力汽車中得到了廣泛地應(yīng)用。然而，鋰離子電池也有其局限性，比如電池在充放電過程中產(chǎn)生的大量熱量會使電池溫度顯著升高，特別是在高充放電倍率和高使用溫度的情況下可能導(dǎo)致電池容量過快衰減，甚至可能觸發(fā)電池?zé)崾Э?。因此，各種類型的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)(BTMS)已被深入研究，控制電池保持在25℃至40℃的最佳工作溫度范圍內(nèi)，并使電池組內(nèi)部的最大溫差低于5℃。值得注意的是，電池導(dǎo)熱系數(shù)是設(shè)計BTMS所需的一個重要熱物性參數(shù)，影響B(tài)TMS結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)控溫策略。

　　目前方殼電池導(dǎo)熱系數(shù)的測試方法主要分為間接計算和直接測量兩類。間接計算法有仿真法、熱網(wǎng)絡(luò)模型法等，上述方法將電池等效為較簡易可計算的模型，并根據(jù)各部件和材料的物性參數(shù)計算電池的等效導(dǎo)熱系數(shù)[1];但是間接計算法往往由于電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、系統(tǒng)邊界條件變化、電池材料特性變化等因素使得計算模型的通用性和準(zhǔn)確性差。因此，通過合適的儀器對電池導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測試是更為直接和有效的方法。

　　本文介紹杭州之量科技有限公司的兩狀態(tài)法熱參數(shù)測試儀TCA2SC-080在不破壞電池的情況下(如圖1)對280Ah磷酸鐵鋰方殼鋰電池的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測試，獲得該電池不同SOC下的面向?qū)嵯禂?shù)和縱向?qū)嵯禂?shù)等熱參數(shù)。相關(guān)結(jié)果有助于幫助研究人員驗證電池?zé)崮Ｐ?，?yōu)化電池安全設(shè)計和BTMS系統(tǒng)性能。

　　01#電池噴黑體漆(左)和安裝示意圖(右)

　　實驗結(jié)果

01#(左)和02#(右)電池0%SOC實驗參數(shù)反演計算誤差函數(shù)

01#(左)和02#(右)電池25%SOC實驗參數(shù)反演計算誤差函數(shù)

01#(左)和02#(右)電池50%SOC實驗參數(shù)反演計算誤差函數(shù)

01#(左)和02#(右)電池100%SOC實驗參數(shù)反演計算誤差函數(shù)

　　表1熱參數(shù)測試結(jié)果匯總

　　注：1.總體面向?qū)岬刃l件為：電池升溫，底部液冷散熱;2.總體縱向?qū)岬刃l件為：電池升溫;3.導(dǎo)熱系數(shù)單位為W/(m·K)，換熱系數(shù)單位為W/(m2·K)。

　　疊片各向異性導(dǎo)熱系數(shù)(左)和電芯等效導(dǎo)熱系數(shù)(右)隨SOC變化趨勢

　　根據(jù)往期的介紹，兩狀態(tài)法熱參數(shù)測試儀TCA 2SC-080通過紅外熱像儀測溫和熱傳遞模型反演計算，可以通過一次測試計算出電芯內(nèi)部疊片的面向?qū)嵯禂?shù)、縱向?qū)嵯禂?shù)、疊片和大面殼體的換熱系數(shù)以及疊片和底面(冷卻面)殼體的換熱系數(shù)這4個參數(shù)，并計算得到電芯整體的等效面向?qū)嵯禂?shù)和等效縱向?qū)嵯禂?shù)。

　　由表1和圖6可以看出，280Ah磷酸鐵鋰電池內(nèi)部疊片的面向?qū)嵯禂?shù)范圍為22-27W/(m·K)，縱向?qū)嵯禂?shù)范圍為1.2-1.8W/(m·K);電芯等效面向?qū)嵯禂?shù)大致為23-25W/(m·K)，等效縱向?qū)嵯禂?shù)范圍為4.6-5.2W/(m·K)。同時，在不同SOC下，磷酸鐵鋰方殼電池導(dǎo)熱系數(shù)無明顯趨勢性變化，該結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)報道一致[2]。

　　結(jié)論

　　本文利用杭州之量科技有限公司的兩狀態(tài)法熱參數(shù)測試儀TCA 2SC-080對280Ah磷酸鐵鋰方殼鋰電池的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行無損測試，獲得該電池不同SOC下的面向?qū)嵯禂?shù)和縱向?qū)嵯禂?shù)等熱物性參數(shù)。結(jié)果表明該款方殼磷酸鐵鋰電池的導(dǎo)熱系數(shù)與其SOC無顯著相關(guān)性。該結(jié)果有助于幫助研究人員驗證電池?zé)崮Ｐ?，?yōu)化電池安全設(shè)計和BTMS系統(tǒng)性能。

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