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可溯源的電池等溫量熱儀校準(zhǔn)方案

  • 更新時間:2024-07-18
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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?xí)?dǎo)致電池?zé)崾Э兀l(fā)安全事故。因此,對充放電產(chǎn)熱進(jìn)行研究,并以此為基礎(chǔ)開展鋰電池?zé)岱抡婺M,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(zhǔn)確性呢?在《電池絕熱量熱儀的黃金標(biāo)準(zhǔn)》一文中,我們已介紹了一種可溯源的電池絕熱量熱儀校準(zhǔn)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(zhǔn)確性驗證。
這是一種基于焦耳熱發(fā)生技術(shù)的電池等溫量熱儀校準(zhǔn)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(zhǔn)規(guī)范。


圖1 BIC-400A電池等溫量熱儀


方案介紹

本方案利用標(biāo)準(zhǔn)電阻塊(內(nèi)置加熱管的金屬塊)作為標(biāo)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(jìn)行等效模擬。


圖2 電池等溫量熱儀校準(zhǔn)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(jìn)行對比,獲得儀器測量準(zhǔn)確性驗證結(jié)果。


驗證結(jié)果

(1)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果如表1所示。


圖3 30℃標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確性驗證結(jié)果


(2)標(biāo)準(zhǔn)電阻塊變功率產(chǎn)熱

下面我們利用校準(zhǔn)裝置模擬電池真實的充放電產(chǎn)熱特征曲線,并進(jìn)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完全重合,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(zhǔn)確性。

圖4 25℃標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確性驗證結(jié)果

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(jié)

基于本文提出的電池等溫量熱儀校準(zhǔn)方案,可以客觀、有效地評價電池等溫量儀的關(guān)鍵性能。仰儀科技參與起草的《動力電池等溫量熱儀校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的制定和應(yīng)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(hù)航。


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