一种锂离子电池导热系数的测试装置和测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于储能电芯与模组测试技术领域，涉及一种锂离子电池导热系数的测试装置和测试方法，包括锂离子电芯，所述的电芯的外表面紧密贴合有一个加热片，在电芯的两个相对置的外表面上设置有一一对应的测温热电偶，测温热电偶、加热片和锂离子电芯包裹在绝热材料内。运用该方法进行导热系数的测定，可以为锂离子电池模组的散热设计提供理论依据，提升电池在电动车或储能应用中的性能表现和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池导热系数的测试装置和测试方法
本专利技术属于储能电芯与模组测试
，涉及一种锂离子电池导热系数的测试装置和测试方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、充放电转换效率高、寿命较高等优点，广泛地应用在电动汽车、电力储能、通讯基站、后备电源等领域。单体电池的额定电压较低如磷酸铁锂电池额定电压为3.2V、三元锂电池为3.7V，容量较小几至几百Ah。在不同的应用中，单体锂电池需要通过串联、并联或混合互联等方式进行成组，以实现足够的直流侧电压和系统容量。温度是影响锂离子电池和电池模组的性能和寿命的重要因素。不同温度的电池容量、效率和充放电特性不同，电池模组中各个单体电池温度不一致性较大时，将影响整体性能；而过温和低温情况下电池活性材料分解和副反应，会加速寿命衰减。因此，为了在实际系统中发挥锂离子电池优点，必须设计良好的电池导热结构，进行有效的热管理。结构和热源两个方面导致电池模组表现出复杂的热学行为。其中，1大容量单体电池长宽和厚度尺寸较大，内部包含多卷芯或多叠片结构。工作时电池发热不均衡，往往在集流体引出和极耳部位发热较大，温度较高；2电池模组是复合结构，包括电池本体、电池塑封膜、汇流排、定位件、紧固件、绝缘件、导热件等多个零部件，不同材料和尺寸外形部件具有不同的导热和传热特性；3在不同应用场景的热工况和电工况下，电池产热各不相同，温度存在差异。由于锂离子电池内部卷绕或叠片的装配方式、单个或多个卷芯的组成结构，电芯的导热系数具有各向异性的特点。在模组设计过程中，热学仿真技术应用广泛，建模时通常考虑x-y-z三个方向上采用不同的导热系数。对不同方向上导热系数的准确测量在产品设计中十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种锂离子电池导热系数的测试装置。本专利技术的另一目的是提供一种锂离子电池导热系数的测试方法。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种锂离子电池导热系数的测试装置，包括锂离子电芯，所述的锂离子电芯的外表面紧密贴合有一个加热片，在锂离子电芯的两个相对置的外表面上设置有一一对应的测温热电偶，测温热电偶、加热片和锂离子电芯包裹在绝热材料内。进一步的，绝热材料导热系数小于0.1W/(m·K)。进一步的，所述的绝热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、聚氨酯发泡板、离心剥离纤维棉、微纳隔热板、气凝胶毡和真空板中的一种或多种。进一步的，所述的加热片的面积不大于所贴合的锂离子电芯的外表面的面积。一种锂离子电池导热系数的测试方法，先在锂离子电芯的外表面紧密贴合一个加热片，在锂离子电芯的两个相对置的外表面上设置一一对应的测温热电偶，之后用绝热材料将测温热电偶、加热片和锂离子电芯全部包裹，加热片加热过程中设置温度、功率和热流量三项参数，其中一项保持不变且已知，或三项参数其中一项随时间变化，且已知明确的变化曲线，应用式I计算两测温点连线方向上方形电芯的导热系数，进一步的，所述的加热片保持温度338K不变，每个测温热电偶记录采集温度随时间的变化数据。进一步的，所述电池的导热系数为各向异性，按三维坐标系为不同方向分别进行测量。进一步的，所述导热系数为锂离子电池成品的平均导热系数，锂离子电池成品包含电池芯体、极柱和外壳。进一步的，绝热材料导热系数小于0.1W/(m·K)。进一步的，所述的绝热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、聚氨酯发泡板、离心剥离纤维棉、微纳隔热板、气凝胶毡和真空板中的一种或多种。进一步的，所述的加热片的面积不大于所贴合的锂离子电芯的外表面的面积。进一步的，所述的加热片位于锂离子电芯其中一个面积最大的侧面的外表面上，测温热电偶位于两个面积最大相对置的侧面的外表面上，每个面积最大的侧面上至少设有一个位于该侧面中心处的测温热电偶。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：1、该测试方法综合考虑电池内部构造和外部材料特性。2、该方法适用广泛，可以应用于各类单电芯或多电池模组。3、运用该方法进行导热系数的测定，可以为锂离子电池模组的散热设计提供理论依据，提升电池在电动车或储能应用中的性能表现和安全性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的另一种结构示意图。图中：锂离子电芯1、加热片2、测温热电偶3、。具体实施方式为了使本
的人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。实施例1如图1所示，一种锂离子电池导热系数的测试装置，包括锂离子电芯1，锂离子电芯1的正负极柱位于锂离子电芯1的同一个面上且这个面不是面积最大的面，所述的锂离子电芯1的外表面紧密贴合有一个加热片2，在锂离子电芯1的两个相对置的外表面上设置有一一对应的测温热电偶3，测温热电偶3、加热片2和锂离子电芯1包裹在绝热材料内，也即测温热电偶3、加热片2和锂离子电芯1整体被绝热材料包裹。具体的说，本实施例中，测温热电偶3有两个，测温热电偶3位于两个面积最大相对置的侧面的外表面的中心处。加热片2安装在锂离子电芯1面积最大的一个外表面上，加热片为现有技术，可采用市售产品，此处不再赘述。加热片2的面积等于所贴合的锂离子电芯1的外表面的面积，形成紧密贴合，良好导热。优选方案，绝热材料导热系数小于0.1W/(m·K)。具体的说，绝热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、聚氨酯发泡板、离心剥离纤维棉、微纳隔热板、气凝胶毡和真空板中的一种或多种。本实施例中优选为气凝胶毡，也即用气凝胶毡将测温热电偶3、加热片2和方形电芯1整体包裹起来，与外界绝热。需要说明的是，当锂离子电芯1数量为2个以上时，也可以采用上述装置。根据傅里叶定律，应用公式计算两测温点连线方向上电芯的导热系数。式中：各个字母的含义及单位如下：λ为导热系数，P为功率，S为面积，T为被加热点温度，T＇为测温点温度，h为厚度。实施例2如图1所示，一种锂离子电池导热系数的测试装置，包括方形电芯1，方形电芯1的正负极柱位于方形电芯1的同一个面上且这个面不是面积最大的面，所述的方形电芯1的外表面紧密贴合有一个加热片2，在方形电芯1的两个相对置的外表面上设置有一一对应的测温热电偶3，测温热电偶3、加热片2和方形电芯1包裹在绝热材料内，也即测温热电偶3、加热片2和方形电芯1整体被绝热材料包裹。具体的说，本实施例中，测温热电偶3有20个，分成两组，每组10个，分布在两个大面上相对应的位置。测温热电偶3测温点覆盖方形电芯最大面的中心、四角以及中心与侧面的连线。根据傅里叶定律，利用不同采集点所记录的不同温度变化，分别计算X、Y、Z三个方向上电芯的导热系数。具体的，应用式I计算两测温点连线方向上方形电芯1的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池导热系数的测试装置，包括锂离子电芯(1)，其特征在于，所述的锂离子电芯(1)的外表面紧密贴合有一个加热片(2)，在锂离子电芯(1)的两个相对置的外表面上设置有一一对应的测温热电偶(3)，测温热电偶(3)、加热片(2)和锂离子电芯(1)包裹在绝热材料内。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池导热系数的测试装置，包括锂离子电芯(1)，其特征在于，所述的锂离子电芯(1)的外表面紧密贴合有一个加热片(2)，在锂离子电芯(1)的两个相对置的外表面上设置有一一对应的测温热电偶(3)，测温热电偶(3)、加热片(2)和锂离子电芯(1)包裹在绝热材料内。


2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池导热系数的测试装置，其特征在于，绝热材料导热系数小于0.1W/(m·K)。


3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池导热系数的测试装置，其特征在于，所述的绝热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、聚氨酯发泡板、离心剥离纤维棉、微纳隔热板、气凝胶毡和真空板中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池导热系数的测试装置，其特征在于，所述的加热片(2)的面积不大于所贴合的锂离子电芯(1)的外表面的面积。


5.一种锂离子电池导热系数的测试方法，其特征在于，先在锂离子电芯(1)的外表面紧密贴合一个加热片(2)，在锂离子电芯(1)的两个相对置的外表面上设置一一对应的测温热电偶(3)，之后用绝热材料将测温热电偶(3)、加热片(2)和锂离子电芯(1)全部包裹，加热片(2)加热过程中设置温度、功率和热流量三项参数，其中一项保持不变且已知，或三项参数其中一项随时间变化，且已知明确的变化曲线，应用式(I)计算两测温点连线方向上锂离子电芯(1)的导热系数，





6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞铁铮，盛赟，高纪凡，戴忠梁，张臻，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32