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計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

更新時間：2024-07-19  |  點擊率：865


前沿


鋰電池充放電過程中會產(chǎn)生大量熱量，使其內(nèi)部溫度上升直接影響鋰電池的性能與壽命，溫度過高甚至會導致電池熱失控，引發(fā)安全事故。因此，對充放電產(chǎn)熱進行研究，并以此為基礎開展鋰電池熱仿真模擬，對于提高鋰電池安全性十分重要。
電池等溫量熱儀與電池絕熱量熱儀是測定電池充放電產(chǎn)熱的主流儀器。在《對比等溫量熱及絕熱量熱用于鋰電池充放電產(chǎn)熱測量》一文中，我們簡述了電池絕熱量熱儀和電池等溫量熱儀的測量原理與優(yōu)劣勢。那么怎樣保證儀器測量的準確性呢？在《電池絕熱量熱儀的黃金標準》一文中，我們已介紹了一種可溯源的電池絕熱量熱儀校準方案。而基于同樣的原理，該方法也同樣可以運用于電池等溫量熱儀的準確性驗證。

這是一種基于焦耳熱發(fā)生技術的電池等溫量熱儀校準方案，該方案具有可溯源、精度高、易操作、無損傷、低成本等特點，同樣有望發(fā)展成為電池等溫量熱儀的校準規(guī)范。

計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖1 BIC-400A電池等溫量熱儀



方案介紹


本方案利用標準電阻塊（內(nèi)置加熱管的金屬塊）作為標定器（如圖2所示），并通過程控電源調(diào)節(jié)電阻塊的產(chǎn)熱功率，從而對鋰電池充放電產(chǎn)熱過程進行等效模擬。
計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖2 電池等溫量熱儀校準裝置示意圖


恒流源控制電阻塊輸出恒定功率或者程序改變功率輸出(參考電池真實充放電產(chǎn)熱曲線)，隨后將測量值與輸入值進行對比，獲得儀器測量準確性驗證結果。


驗證結果


（1）標準電阻塊恒功率產(chǎn)熱


如圖3所示， 恒流源輸出恒定功率，等待曲線平穩(wěn)后計算儀器測定功率與恒流源輸出功率之間的差值，計算可得測量誤差為0.87%，符合儀器1%的精度要求，結果如表1所示。
計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖3 30℃標準電阻塊實測發(fā)熱功率-時間曲線


表1 等溫量熱儀恒功率準確性驗證結果

計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案



（2）標準電阻塊變功率產(chǎn)熱


下面我們利用校準裝置模擬電池真實的充放電產(chǎn)熱特征曲線，并進行儀器性能驗證。觀察圖4發(fā)現(xiàn)，儀器測定的產(chǎn)熱功率曲線變化趨勢與恒流源輸出功率曲線幾乎重合，且樣品產(chǎn)熱量的測量誤差小于1.5%，證明BIC-400A電池等溫量熱儀能夠有效表征充放電過程電芯產(chǎn)熱隨SOC變化規(guī)律，并具備優(yōu)異的量熱準確性。
計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖4 25℃標準電阻塊放熱功率-時間曲線及恒流源輸出功率-時間曲線對比


表2 等溫量熱儀變功率準確性驗證結果

計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

注：實驗產(chǎn)熱總熱量1不考慮熱滯后、實驗產(chǎn)熱總熱量2考慮熱滯后。


總結


基于本文提出的電池等溫量熱儀校準方案，可以客觀、有效地評價電池等溫量儀的關鍵性能。仰儀科技參與起草的《動力電池等溫量熱儀校準規(guī)范》已經(jīng)順利完成評審，即將正式實施。作為行業(yè)的積極推動者，仰儀科技將持續(xù)致力于計量檢測標準的制定和應用，為行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展提供有力支持，以精確、可靠的數(shù)據(jù)為鋰電池行業(yè)保駕護航。