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原文传递一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法

专利名称：	一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法
摘要：	本发明涉及一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，包括：步骤S1：建立所述方形动力电池比热容和极片法向热导率数学模型；步骤S2：标定所述方形动力电池的热损；步骤S3：测试所述方形动力电池的比热容和极片法向热导率。与现有技术相比，本发明具有精度高、成本低、效率高等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海理工大学
发明人：	盛雷;苏林;张恒运
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910641526.0
公开号：	CN110376243A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	蔡彭君
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	200093 上海市杨浦区军工路516号
主权项：	1.一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，包括：步骤S1：建立绝热环境下所述方形动力电池比热容和极片法向热导率数学模型；步骤S2：记录所述方形动力电池温度随时间的变化，标定所述方形动力电池的热损；步骤S3：根据所述步骤S2的结果对所述步骤S1中理论模型进行优化，得到非绝热环境下所述方形动力电池的比热容和极片法向热导率。 2.根据权利要求1所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：步骤S101：视所述方形动力电池为均质实体，极片法向外侧面均匀受热(受热面)，极片法向另一外侧面(对称面)为绝热面，热传导过程为一维导热；步骤S102：忽略极耳的影响，由能量守恒定律有qLAL＝cρLALdT/dt，由此可得所述方形动力电池的比热容表达式：其中，ρ为所述方形动力电池的密度，c为所述方形动力电池的比热容，L为所述方形动力电池的极片法向厚度，AL为所述方形动力电池的极片法向横截面积，qL为所述方形动力电池的受热面热流密度，dT/dt为所述方形动力电池的温变率；步骤S103：根据步骤S102，在热流传播路径上某x处取一微小厚度dx，在极短时间dt内，根据能量守恒定律则有[q(x)-q(x-dx)]Axdt＝cρdxAxdTx，得dq/dx＝cρdTx/dt，当所述方形动力电池温度场达到准稳态时q(x)＝(qL/L)x；步骤S104：根据傅里叶定理有q(x)＝–λxdT/dx，对其移项并对步骤S103中表达式q(x)＝(qL/L)x在热流传播路径x(0≤x≤L)上积分，可得如下表达式：其中，λx为所述方形动力电池的极片法向热导率，TL为所述方形动力电池的受热面温度，TO为所述方形动力电池的对称面温度。 3.根据权利要求1所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：步骤S201：将所述方形动力电池静置于近似绝热的环境中，设其初始温度和环境温度为Ti；步骤S202：加热所述方形动力电池至预设温度Tm，停止加热后记录降温过程；步骤S203：拟合所述方形动力电池的“降温-时间方程”，Tdrop(t)；步骤S204：对Tdrop(t)求一阶导数，得dTdrop/dt，即所述方形动力电池的降温率，记为Udrop；步骤S205：计算降温过程中所述方形动力电池温度T与初始温度Ti间的温差，ΔTdrop＝T–Ti；步骤S206：拟合降温率Udrop与ΔTdrop的方程Udrop(ΔTdrop)，即“降温率–温差方程”；步骤S207：根据能量守恒定律求得所述方形动力电池的热损cρLALUdrop(ΔTdrop)。 4.根据权利要求1所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：步骤S301：设所述方形动力电池的初始温度和环境温度为Ti；步骤S302：以恒热流均匀加热所述方形动力电池的受热面；步骤S303：记录所述方形动力电池的受热面温度TL和对称面温度TO；步骤S304：当所述方形动力电池的整体温度升至预设温度Tm时，停止加热；步骤S305：计算所述方形动力电池的受热面和对称面温度与初始温度间的温差ΔTL＝TL–Ti和ΔTO＝TO–Ti；步骤S306：将ΔTL和ΔTO代入步骤S206中的“降温率–温差方程Udrop(ΔTdrop)”求得所述方形动力电池在受热过程中其受热面和对称面的降温率Udrop(ΔTL)和Udrop(ΔTO)；步骤S307：分别拟合Udrop(ΔTL)和Udrop(ΔTO)与时间的函数方程，得UL-drop(t)和UO-drop(t)；步骤S308：由于存在热损，步骤S102中表达式所示所述方形动力电池的理想温度场达到准稳态时温变率dT/dt会受到由热损引起的温降率Udrop(t)的影响，因此所述方形动力电池在现实环境中的比热容表达式可写为：其中，Udrop(t)为热损引起的温降率；步骤S309：分别对方程UL-drop(t)和UO-drop(t)在0～t'时间上积分，得所述方形动力电池受热面和对称面在受热阶段内由热损引起的温降幅度，ΔTL-drop＝∫t'UL-drop(t)dt和ΔTO-drop＝∫t'UO-drop(t)dt；步骤S310：由于热损的影响，步骤S103表达式中所示的所述方形动力电池温度场在达到准稳态时受热面温度TL和对称面温度TO会受到步骤S309中由热损引起的温降幅度的影响，则所述方形动力电池在现实环境中的极片法向热导率表达式为：其中，ΔTL-drop和ΔTO-drop分别为所述方形动力电池受热面和对称面在受热阶段内由热损引起的温降幅度。 5.根据权利要求3或4所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述近似绝热环境由真空箱或保温材料提供，所述方形动力电池的初始温度和环境温度可由恒温箱提供，同时采用两块相同的所述电池对称布置。 6.根据权利要求3或4所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述方形动力电池受热面由薄膜加热器均匀恒热流加热，加热器厚度不高于0.25mm，质量低于电池总质量的3％，加热面完整覆盖电池受热面。 7.根据权利要求3或4所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述方形动力电池受热面温度通过将数量不低于两颗的热电偶均匀布置于该面来测量，或采用红外热像仪监视其温度；所述对称面温度通过在对称面中心位置布置一颗热电偶来测量。 8.根据权利要求3或4所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述方形动力电池的预设上限温度Tm低于所述方形动力电池的安全工作温度；停止加热后，所述方形动力电池温度下降至低于Ti+4℃时停止试验。 9.根据权利要求4所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，所述步骤S302中以恒热流加热所述方形动力电池时受热面和对称面间的温差在5～25℃范围内。 10.根据权利要求4所述的一种方形动力电池比热容和极片法向热导率的测试方法，其特征在于，步骤S309中所述方形动力电池的受热时长t'不低于60s。
所属类别：	发明专利