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原文传递一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置

专利名称：	一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置
摘要：	本发明涉及一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置，在圆柱电池的芯轴中空部位安置圆柱形加热器来测定圆柱电池的径向导热系数与比热；所述的圆柱形加热器包括绝缘柱、电热丝、中空钢壳、绝缘带以及热电偶。在待测电池周围包裹绝热材料，同时在圆柱电池外壳以及绝热材料的外壁面贴敷热电偶，将待测试电池放置在控温箱内进行加热，根据圆柱电池内部与外部的温升速率确定准稳态阶段，依据准稳态原理求得圆柱电池的径向导热系数与比热。本发明中用于测量圆柱电池导热系数的测试装置结构简单、测量时间短，测试结果准确，成本低、容易实现。可用于不同工况温度下圆柱电池径向导热系数与比热的测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海工程技术大学
发明人：	张恒运;梁欣;吴笑宇;傅允准;陈斌
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201811610721.9
公开号：	CN109799261A
代理机构：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：	王一琦
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	201620 上海市松江区龙腾路333号
主权项：	1.一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、把待测圆柱电池进行放电至某个荷电状态，通过开口方式在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器，所述圆柱形加热器内部安装一个或数个热电偶并引出正负极引线，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化； S2、用绝热材料将圆柱电池包裹，在圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，接着将圆柱电池置于温控箱之内，将所述圆柱形加热器的正负极引线与温控箱外部的直流电源连接提供恒定加热功率； S3、在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器，并将所有热电偶及外部温度传感器分别与数据采集仪相连输出温度信号； S4、控制所述温控箱保持在初始温度恒定不变，通过圆柱形加热器给圆柱电池加热，记录电池内部温度Ti与电池外壳温度To的变化，获取圆柱电池的内部温升速率与电池外壳温升速率，当电池内部温度与电池外壳温度上升速率一致并且线性上升时确定为准稳态阶段,记加热器半径为r，电池半径为R，圆柱形加热器表面加热热流密度为q″1，电池表面热流密度为q″2，电池内部和电池外壳温度分别记为Ti、To，径向导热系数k表示为：根据电池质量、电池温升速率以及加热功率计算电池比热c为： c＝(q″1A1-q″2A2)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为准稳态阶段电池内外的温升速率平均值,A1为加热钢管侧面面积，A2为电池外表面侧面面积； S5、在准稳态阶段保持一段时间后停止加热，使电池自然降温。 2.根据权利要求1所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：在步骤S1中，所述开口方式为在正极端盖脖颈处进行切割去除正极端盖；在；在步骤S2中，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。 3.根据权利要求1所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：在步骤S1中，所述开口方式为在负极外壳正对芯轴处开设孔洞并去除负极极耳与外壳连接；在步骤S2中，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，圆柱形加热器从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。 4.根据权利要求1所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：在步骤S1中，所述开口方式为在电池脖颈处进行切割去除正极端盖和负极外壳正对芯轴处进行钻洞开口并去除负极极耳与外壳的连接；在步骤S2中，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，圆柱形加热器从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器的上、下端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。 5.根据权利要求2或3或4所述的所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：所述密封胶为环氧胶或者硅胶，通过湿气固化或者加成反应固化。 6.根据权利要求1所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：所述电池外表面热流密度q″2，通过在电池外壳包裹热流传感器直接测量获得，或者通过计算绝热材料向外部散热热量除以A2求得。 7.根据权利要求1所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于绝热材料为二氧化硅气凝胶。 8.根据权利要求1至4任一权利要求所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层耐高温电绝缘胶带，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出；所述绝缘柱的内表面沿轴向刻有沟槽，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带并与钢管内壁紧密接触，热电偶的正负极引线通过沟槽引出钢管外。 9.一种圆柱电池热参数的测试装置，用于权1至权4任一权利要求所述的准稳态测定方法中，其特征在于：它包括支架、悬挂在支架上的圆柱电池和数据采集仪，所述支架和圆柱电池设置在温控箱内，圆柱电池在电池脖颈处进行切割去除正极端盖或者负极外壳正对芯轴中空部位开设有内径稍大于芯轴中空部位尺寸的圆柱形孔洞并去除负极极耳与外壳的连接，在芯轴的中空部位放置有圆柱形加热器，圆柱电池的外表面包裹有绝缘材料，所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层耐高温电绝缘胶带，所述钢管与圆柱电池最内层的隔膜材料紧密贴合，钢管的端部与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出后通过导线与温控箱外的直流电源相连接，所述绝缘柱的内表面沿轴向刻有沟槽，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带并与钢管内壁紧密接触，热电偶的正负极引线通过沟槽引出钢管外，沿圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，温控箱内安装有检测箱内温度的外部温度传感器，所有热电偶的引线以及外部温度传感器分别与数据采集仪相连，所述数据采集仪发送信号给无线记录操作台，所述无线记录操作台与计算机相连接。 10.根据权利要求9所述的圆柱电池热参数的测试装置，其特征在于：所述钢管的壁厚为0.1-0.5mm。
所属类别：	发明专利