电池单体导热率测量设备和使用该电池单体导热率测量设备的电池单体导热率测量方法技术

本发明专利技术涉及一种用于测量袋型电池单体的热特性、具体是电池单体的导热率的设备以及一种使用该设备的导热率测量方法。当使用本发明专利技术的电池单体导热率测量设备时，能够沿着每个方向分离并测量表现出各向异性导热率特性的袋型电池单体的导热率，由此能够高效地评估根据使用用于可再充电电池的电池单体的产品的热特性的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池单体导热率测量设备和使用该电池单体导热率测量设备的电池单体导热率测量方法
本专利技术涉及一种用于测量袋型电池单体的热学性能、具体是电池单体的导热率的装置以及一种使用该装置来测量导热率的方法。本申请要求2019年6月18日提交的韩国专利申请号10-2019-0072383的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用被并入本文中。
技术介绍
由于化石燃料的枯竭而导致能源价格上涨以及对环境污染的关注增加，对环境友好型替代能源的需求成为了未来生活必不可少的因素。尤其是，随着技术发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的需求也在迅速增加。通常，在电池形状方面，对能够应用于诸如移动电话这样的具有小厚度的产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池有很大的需求。在材料方面，对诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池这样的、具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池有很大的需求。近年来，由于其制造成本低且重量轻，具有被嵌入在铝层压板的袋状电池壳体中的堆叠型或堆叠/折叠型电极组件的袋型电池受到广泛的关注，并且其使用量正在逐渐增加。袋型电池单体容纳通过堆叠正电极、分隔件和负电极而制造的堆叠或堆叠-折叠电极组件。正电极和负电极均由电极接线片电连接，并且引出的电极引线连接到电极接线片。与电极接线片和电极引线连接的电极组件被储存在袋状电池壳体中，然后注入电解质。通过在电极引线的一部分暴露于外部的同时密封电池壳体来制造袋型电池单体。另一方面，袋型电池单体的电池壳体被制成袋状形状，并且容易加工，因此存在较少的根据电极组件的尺寸或形状的限制，并且能够高效地使用电池单体内部的空间。因此，袋型电池单体具有高能量密度，并且可以被加工成各种形式，并且最近已经以各种形式被用于移动设备和汽车电池中。然而，由于袋型电池单体从小设备到大设备都以高能量密度被应用，因此在设备内部可能发生温度升高。由于该温度升高影响设备本身的性能或引起着火、爆炸等危险，因此掌握从电池单体释放的热流、即电池单体的导热率很重要。导热率是指表示物体中的导热程度的值，并且是通过将在单位时间内流经垂直于热流的单位面积的热量除以每单位长度的温度差而获得的值。因此这意味着，导热率越高，则热传递越好，通常，金属具有高导热率。作为测量导热率的方法，已知有热线法(hotwiremethod)、防护热流法(guardedheatflowmethod)和防护热板(guardedhotplatemethod)法。其中，防护热板法是用于测量固体样品(样本)的导热率的方法，并且根据在准确测量样品两侧上的温度的同时通过测量从高温侧流向低温侧的热量来测量导热率的原理来执行。即，在热板的周围布置有被称为防护热板的辅助热板，使得能够在样品中以一维的方式准确形成热流，从而热板具有恒定温度。另外，热量应在垂直于板表面的方向上移动，以计算正确的导热率。因此，热板和防护热板被布置彼此间隔一定距离，有时热板和防护热板被填充有具有低导热率的材料。关于防护热板法，还研究了各种结构，除了通过在每个热板和冷却板之间放置测试件来计算和测量热流的常规方法之外，也使用所谓的两件式方法结构，其在热板周围形成上下对称结构。然而，常规的防护热板法被设计成仅用于测量由单一材料制成的简单类型的测试件。两件式方法的不同之处还在于，它使用两个测试件测量向上方向和向下方向上的热流，但是除了通过对向上方向和向下方向上的导热率进行平均来提高准确性之外，其与常规方法相同，并且其以具有单侧导热率的单一材料为目标，这基本上与常规方法没有区别。然而，在袋型电池单体的情况下，与单一材料的测试件不同，它包含具有不同性能的各种材料，诸如正电极集电器和负电极集电器、分隔件、电极混合物以及电池壳体，并且每种材料的布置都不是均匀分布的。因此，这不同于单一材料样本。因此，由于难以使用常规的防护热板法和装置来评估电池单体的热学特性，所以需要一种新的装置和方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供这样一种设备和一种使用该设备的测量方法，该设备用于通过改进难以测量电池单体的热学特性的常规导热率测量装置和测量方法来独立地测量在每个方向上表现出各向异性的电池单体的导热率。技术方案为了实现上述目标，根据本专利技术的用于测量电池单体的导热率的装置可以包括：热板，该热板包括加热元件；和防护热板，该防护热板在与热板的侧面间隔开的状态下包围热板。另外，可以在垂直于热板的方向上在上部和下部处依次设置测量板、冷却板和冷却单元，并且分别被设置在热板的向上方向和向下方向上的测量板、冷却板和冷却单元关于热板具有对称结构。在这种情况下，可以在上测量板、下测量板和冷却板之间布置一个电池单体，以测量导热率。另一方面，防护热板用于基于一维热板在竖直方向上线性地诱导热板的热传递方向，并且其特征在于，防护热板被维持在等于或高于热板的温度，使得从热板产生的热不会移动到侧面。测量板的厚度的特征在于，测量板的厚度与热板中产生的热量成比例地增大。测量板可以具有高温表面较靠近热板并且低温表面较靠近冷却板的热趋势。随着高温表面和低温表面之间的距离增大，热流趋于均匀。然而，由于热损失随着厚度的增大而增大，因此有必要根据热量将厚度调节为适当的厚度。优选地，测量板由具有优异导热性和公知参考值的金属材料制成。具体而言，测量板优选为导热率为50W/m·K或以上的金属或金属合金，更具体而言，其特征在于，测量板由铝、铜或其合金这样的金属材料制成。此外，根据本专利技术的另一个实施例，可以进一步包括防护测量板，该防护测量板在测量板的侧面在与测量板间隔开的位置处包围测量板，在这种情况下，可以进一步减少测量板中的热损失。同时，为了进一步减少导热率测量装置侧面的热损失，可以在电池单体导热率测量装置的侧面设置由绝热材料制成的绝热构件。绝热构件优选地与导热率测量装置间隔开地设置，使得不能通过绝热构件实现直接热传递。热板可以是圆柱体或长方体的形式。热板的形状不受限制，但是为了抑制横向方向上的热损失并促进竖直方向上的一维热传递，热板的形状可以是矩形或正方形，最优选是圆形。当使用本专利技术的电池单体导热率测量装置时，能够分别测量电池单体的导热率，每个电池单体的导热率在电池单体的向上方向和向下方向上表现出不同的热特性。具体地，通过下列步骤，能够分别测量竖直方向上的向上方向和向下方向：计算在垂直于热板的向上方向上施加到电池单体的热量的步骤；计算在垂直于热板的向下方向上施加到电池单体的热量的步骤；和通过使用在向上方向上施加的热量和在向下方向上施加的热量来计算电池单体的导热率的步骤。此时，可以通过以下等式1来计算在垂直于热板的向上方向上施加到电池单体的热量：[等式1](在以上等式1中，Pup表示在向下方向上施加到电池单体的热量，T1表示被放置在热板的顶部上的测量板的面对热板的一个表面的温度，T2表示被放置在热板的顶部上的测量板的面对电池单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量电池单体的导热率的装置，所述装置包括：/n热板，所述热板包括加热元件；和/n防护热板，所述防护热板在与所述热板的侧面间隔开的状态下包围所述热板，/n其中，所述装置通过在垂直于所述热板的方向上分别在上部和下部上依次包括测量板、冷却板和冷却单元而具有对称结构，并且/n其中，电池单体分别被设置在所述上部和所述下部的所述冷却板和所述测量板之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190618 KR 10-2019-00723831.一种用于测量电池单体的导热率的装置，所述装置包括：
热板，所述热板包括加热元件；和
防护热板，所述防护热板在与所述热板的侧面间隔开的状态下包围所述热板，
其中，所述装置通过在垂直于所述热板的方向上分别在上部和下部上依次包括测量板、冷却板和冷却单元而具有对称结构，并且
其中，电池单体分别被设置在所述上部和所述下部的所述冷却板和所述测量板之间。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述防护热板被维持在等于或高于所述热板的温度。


3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述测量板的厚度与在所述热板中产生的热量成比例地增大。


4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述测量板由铝、铜或其合金制成。


5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括防护测量板，所述防护测量板在所述测量板的一侧上的与所述测量板间隔开的位置处包围所述测量板。


6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述热板为圆柱体或长方体的形式。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，由绝热材料制成的绝热构件在所述装置的侧表面上与所述装置间隔开地设置。


8.一种用于通过使用根据权利要求1所述的装置来测量电池单体的导热率的方法，包括如下步骤：
计算在垂直于热板的向上方向上施加到所述电池单体的热量；
计算在垂直于所述热板的向下方向上施加到所述电池单体的热量；以及
通过使用在所述向上方向上施加的所述热量和在所述向下方向上施加的所述热量来计算所述电池单体的导热率。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过以下等式1来计算在垂直于所述热板的所述向上方向上施加到所述电池单体的所述热量：
[等式1]



在以上等式1中，Pup表示在向下方向上施加到电池单体的热量，T1表示被放置在所述热板的顶部上的测量板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金侊民，宋友永，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR