前言
比熱容是進(jìn)行鋰電池熱管理系統瞬態(tài)仿真的關(guān)鍵熱物性參數，用于定量分析電池升降溫特性與電芯間熱傳遞規律等。鋰離子電池的適宜工作溫度一般為20~50℃，但其工作環(huán)境覆蓋北方冬季室外-30℃的嚴寒到炎炎夏日地表接近70℃的高溫，因此必須考慮極端環(huán)境下的電池熱管理策略。為了精確、有效地開(kāi)展上述高低溫工況下的熱管理仿真，即要求獲得電池在寬溫域下的變溫比熱容數據。電池絕熱量熱儀是測定電芯比熱容的有效手段。本文使用杭州仰儀科技有限公司的BAC-420B低溫型大型電池絕熱量熱儀，基于獨創(chuàng )的差示絕熱追蹤測試原理，準確測定了鋰電池在-30~65℃范圍內的變溫比熱容。
實(shí)驗部分
1. 樣品準備
實(shí)驗樣品：LFP磷酸鐵鋰軟包鋰電池*2，380mm*120mm*15mm，100%SOC；標準鋁塊*2，380mm*120mm*15mm，6061鋁合金。
2. 實(shí)驗條件
實(shí)驗儀器：BAC-420B大型電池絕熱量熱儀；
圖1 BAC-420B低溫型電池絕熱量熱儀
控溫范圍：-35~60℃。
3. 測試原理
比熱容測試基于差示絕熱追蹤的原理。簡(jiǎn)而言之，在量熱儀的絕熱追蹤工作模式下，利用柔性電加熱片對鋰電池與已知比熱容的標準樣品(通常為鋁質(zhì))進(jìn)行加熱，并盡量控制樣品與參比的升溫歷程一致。根據式（1）和式（2），利用參比可計算和扣除由于測試過(guò)程中實(shí)驗環(huán)境難以達到完全理想絕熱而耗散至環(huán)境中的熱量，從而精確測量鋰電池比熱容。
4. 測試步驟
Step1：利用導熱膠帶將加熱片貼合在兩個(gè)100%SOC電池(鋁塊)中間，組成三明治結構，并用耐高溫膠帶將整體纏緊；
Step2：打開(kāi)大型電池絕熱量熱儀爐蓋，將電池樣品(鋁塊)固定于量熱儀腔體內，并利用耐高溫膠帶將樣品熱電偶貼合于樣品大面中心點(diǎn)；
Step3：在操作軟件上選擇比熱容測試模式，并設置相關(guān)實(shí)驗參數；
Step4：關(guān)閉爐蓋，打開(kāi)液氮罐閥門(mén)，進(jìn)行液氮吹掃降溫，等待樣品及量熱腔蓋壁底溫度低于實(shí)驗啟動(dòng)溫度后，在操作界面上啟動(dòng)實(shí)驗。
實(shí)驗結果
如圖3(a)所示，實(shí)驗過(guò)程中量熱腔爐體溫度與樣品溫度始終保持緊密貼合，溫差低于±0.2℃。準絕熱測試環(huán)境封閉了樣品的熱耗散，能夠顯著(zhù)降低難以準確測量的不確定項所引入的系統誤差。圖3(b)為電池及參比在比熱容實(shí)驗中的溫升曲線(xiàn)，由于兩者熱容存在差異性，因此相同加熱功率下溫升速率不完全一致。圖3(c)顯示了測定得到的電池變溫比熱容曲線(xiàn)（每5℃平均），可以發(fā)現隨著(zhù)溫度上升，比熱容呈單調上升趨勢。同時(shí)可計算得到電池在-30℃到65℃范圍內的平均比熱容為1024.64kJ/(kg*℃)。
結論與展望
利用BAC-420B大型電池絕熱量熱儀可以測量電池在寬溫域內的比熱容數據，能夠幫助研究人員更全面地進(jìn)行熱管理設計，優(yōu)化電池系統在高低溫工況下的性能。
