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TCALIB 鋰電池導熱系數測試

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杭州焦耳智能科技有限公司是一家專業從事量熱儀器研發和銷售的高技術企業,專注于化工安全、鋰電池、新材料、溫度測控等領域。公司擁有一支由多名C9高校畢業博士組成的研發團隊 ,現已開發并量產的儀器主要有:絕熱加速量熱儀、差示掃描量熱儀、電池等溫量熱儀、電池絕熱量熱儀等。焦耳智能堅持以專業、精準、高效的服務為核心,為客戶提供可靠的測試儀器和解決方案。

 

量熱與熱分析儀器

應用領域 綜合

鋰電池導熱系數測試簡介:

鋰電池熱參數測試儀TCALIB 700用于對鋰電池電芯熱傳導相關參數進行測試,為熱仿真建模提供準確的基礎熱物性數據,包括卷芯面向和縱向導熱系數,卷芯和外殼接觸熱阻,總體等效導熱系數等。鋰電池熱參數測試儀用于對鋰電池電芯熱傳導相關參數進行測試,為熱仿真建模提供準確的基礎熱物性數據,包括卷芯面向和縱向導熱系數,卷芯和外殼接觸熱阻,總體等效導熱系數等。常規熱物性測試方法依賴于解析模型,測溫數據少,因此難以支持復雜不規則樣品測試。


鋰電池導熱系數測試特點:

適合各向異性樣品:鋰電池卷芯的面向和縱向導熱系數相差1~2個數量級,TCALIB可同時獲取高分辨溫度空間分布及其時間演變,減小面向和縱向導熱系數的耦合,同時保證兩個方向的測試靈敏度;

支持非均質結構:方形鋰電池一般采用鋁殼,其熱參數和卷芯相差1~2個數量級,具有典型的非均質特征,常規方法如穩態法、瞬態平面熱源法均不適合;TCALIB內置非均質電池模型,可修正外殼導熱影響,且同時評估外殼和卷芯接觸熱阻;

兼容不同規格電池:支持軟包、方形、圓柱形等各種封裝,最大電池尺寸700mm;

支持多種冷卻模式:包括底部冷卻、側面冷卻、頂部冷卻等。


鋰電池導熱系數測試技術規格

 

 

分類

 

指標項

 

 

1

 

測試能力

 

軟包·導熱系數

 

 

2

 

方形·底面冷卻·卷芯導熱系數

 

 

3

 

方形·底面冷卻·外殼接觸熱阻

 

 

4

 

方形·側面冷卻·卷芯導熱系數

 

 

5

 

方形·側面冷卻·外殼接觸熱阻

 

 

6

 

方形·頂部冷卻·卷芯導熱系數

 

 

7

 

方形·頂部冷卻·外殼接觸熱阻

 

 

8

 

方形·總體等效導熱系數計算·底部冷卻充放電產熱升溫

 

 

9

 

方形·總體等效導熱系數計算·大面冷卻充放電產熱升溫

 

 

10

 

圓柱·底部端面冷卻·卷芯導熱系數

 

 

11

 

圓柱·底部端面冷卻·外殼接觸熱阻

 

 

12

 

圓柱·總體等效導熱系數計算·底部冷卻充放電產熱升溫

 

 

13

 

圓柱·總體等效導熱系數計算·外圓冷卻充放電產熱升溫

 

 

14



 

15

 

儀器指標

 

控溫范圍 (℃)

 

0 ~ 60

 

16

 

面向/軸向導熱系數范圍 (W/(mK))

 

5 ~ 50

 

17

 

縱向/徑向導熱系數范圍 (W/(mK))

 

0.3 ~ 3.0

 

18

 

最大尺寸·寬度 (mm)

 

700

 

19

 

最大尺寸·方形鋰電池高度 (mm)

 

300

 

20

 

最大尺寸·軟包鋰電池高度 (mm)

 

300

 

21

 

最大尺寸·軟包鋰電池厚度 (mm)

 

15

 

22

 

最大尺寸·方形鋰電池厚度 (mm)

 

80

 

23

 

最大尺寸·圓柱形鋰電池直徑 (mm)

 

80

 

24

 

熱像儀測溫空間分辨力 (mm)

 

<0.5

 

25

 

熱像儀最高幀頻 (Hz)

 

10

 

26

 

熱像儀測溫實時校正精度 (℃)

 

0.1

 

27



 

28

 

其它參數

 

最大寬度 (mm)(不含配套控制箱、浴槽等)

 

1200

 

29

 

最大長度 (mm)(不含配套控制箱、浴槽等)

 

1200

 

30

 

最大高度(頂蓋關閉時) (mm)

 

850/1500

 

31

 

重量(kg)

 

<300 

 

32

 

供電

 

220V,50Hz

 

33

 

主機功率(kW)

 

<0.5

 

34

 

配套浴槽功率(kW)

 

 2.8*2




 

 

鋰電池導熱系數測試的原理  
鋰電池的導熱系數通常通過穩態法或瞬態法進行測量。穩態法基于傅里葉導熱定律,通過建立穩定的溫度梯度來測定材料的導熱系數;而瞬態法則通過監測材料在溫度變化過程中的響應來計算導熱系數。在鋰電池導熱系數測試中,常用的是瞬態平面熱源法,該方法具有操作簡便、精度高、適用范圍廣等優點。  
TPS法的測試原理是在樣品表面放置一個平面熱源(如電阻絲或加熱板),通過給熱源施加恒定的功率,使其產生熱量并向樣品內部傳導。同時,使用溫度傳感器監測樣品表面及其周圍環境的溫度變化。根據溫度變化曲線和相關物理模型,可以計算出樣品的導熱系數。  
樣品準備  
樣品選擇:選擇具有代表性的鋰電池樣品進行測試,確保樣品表面平整、無劃痕、無油污等雜質。  
樣品尺寸:根據測試設備的要求,將樣品切割成合適的尺寸。通常情況下,樣品應為薄片狀,以便于放置在平面熱源上并保持良好的接觸。  
樣品處理:對樣品表面進行必要的處理,如清潔、干燥等,以確保測試結果的準確性。對于需要測量多個方向導熱系數的樣品,還需按照特定方向進行切割和處理。  
安裝熱源與傳感器:將平面熱源安裝在樣品表面,并確保其與樣品之間有良好的熱接觸。同時,在樣品表面及其周圍布置溫度傳感器,以監測溫度變化。  
測試步驟  
預熱設備:打開導熱系數測試儀及其附屬設備,進行預熱和校準,確保設備處于正常工作狀態。  
安裝樣品:將處理好的樣品安裝在測試臺上,確保樣品與平面熱源和溫度傳感器之間的接觸良好。  
設置測試參數:根據測試需求,設置測試參數,如加熱功率、測試時間、數據采集頻率等。  
啟動測試:確認所有設置無誤后,啟動測試程序。設備將自動開始加熱并記錄溫度數據。  
監控測試過程:在測試過程中,密切關注設備運行狀態和溫度變化情況,確保測試順利進行。如有異常情況發生,應及時停止測試并排除故障。  
結束測試并保存數據:當測試完成后,設備將自動停止加熱并保存溫度數據。此時,可以關閉設備并斷開電源連接。  
數據分析  
數據導出與整理:將測試過程中記錄的溫度數據導出到計算機中,并進行整理和篩選。去除異常值和噪聲數據,確保數據的準確性和可靠性。  
繪制溫度曲線:使用數據處理軟件(如Excel、Origin等)繪制溫度隨時間變化的曲線圖。根據曲線圖的特征,可以初步判斷樣品的導熱性能和熱穩定性。  
計算導熱系數:根據TPS法的測試原理和相關物理模型,利用溫度曲線和測試參數計算出樣品的導熱系數。具體計算過程可能涉及復雜的數學公式和算法,建議使用專業的導熱系數分析軟件進行計算。  
結果評估與討論:對計算得到的導熱系數結果進行評估和討論。分析影響導熱系數的因素(如材料成分、結構、密度等),并探討如何通過優化材料和工藝來提高鋰電池的導熱性能。同時,將測試結果與文獻報道或行業標準進行對比,驗證測試結果的準確性和可靠性。  
注意事項  
設備校準:定期對導熱系數測試儀進行校準,確保測試結果的準確性和可靠性。校準過程中應使用標準物質進行驗證,并遵循設備說明書中的校準步驟和方法。  
樣品處理:在樣品處理過程中應注意避免對樣品造成損傷或污染。特別是對于需要測量多個方向導熱系數的樣品,應嚴格按照特定方向進行切割和處理。  
測試環境:測試環境應保持相對穩定,避免溫度波動和濕度變化對測試結果的影響。同時,應確保測試區域內無強磁場、電場等干擾源的存在。  
操作規范:在測試過程中應嚴格遵守操作規范,確保每一步操作都準確無誤。特別是在安裝樣品、設置測試參數和啟動測試等關鍵環節,更應仔細核對并確認無誤后再進行下一步操作。  
數據記錄與保存:在測試過程中應詳細記錄每一步操作和測試結果,以便后續分析和討論。同時,應妥善保存原始數據和測試報告,以備不時之需。


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