CN105806884A - 一种锂离子电池比热容的测定方法 - Google Patents

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林俊仰
姚卿敏
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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池比热容的测定方法，包括下列测试步骤：（1）取两块方形锂电池；（2）在一块方形锂电池表面粘上陶瓷膜加热片；（3）在加热片上再贴上另一块同一型号的电池封；（4）在其中一块电池表面的中心处放置热电偶；（5）将加速绝热量热仪温度热电偶及数据传感线连接好，打开设备电脑上的ARC-ES软件进行参数设置；（6）将加热片的导线与恒功率源进行连接，并打开恒功率源开关，设置相关参数；（7）启动加速绝热量热仪；（8）电池置于加速绝热量热仪的腔体内，通过公式dQ=CP′m′dT和dQ=U′I′dt可得电芯比热容。本发明检测方法合理可行，测量精度高，可以快速测试锂离子电池的比热容。

Description

一种锂离子电池比热容的测定方法
技术领域
本发明涉及一种电池的测定方法，特别是涉及一种锂离子电池比热容的测定方法。
背景技术
锂离子电池应用于各种数码产品中，这些产品的性能和使用寿命与电池的工作温度有着密切的联系。当电池工作时会因自身发热引起温度升高，因此需要对电池进行合理的结构设计和内部材料选择。比热容作为重要的热物性参数之一，因此设计一个合理可行、测量精度高、易于实现的一种锂离子电池比热容的测定方法很有必要。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种锂离子电池比热容的测定方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种锂离子电池比热容的测定方法，包括下列测试步骤：
（1）取两块方形锂电池，在电池上贴上面垫,面垫就是牛皮纸，以防止电池发生短路；
（2）在一块方形锂电池表面粘上陶瓷膜加热片，采用铝胶带将陶瓷膜加热片四周贴紧密封；
（3）在加热片上再贴上另一块同一型号的电池，将两块电池的四周采用铝胶带进行密封，铝胶带一面是绝缘的，另一面是铝层，不绝缘，但是导热性好，与电池金属外壳材质类似，对测试结果影响比较小；
（4）在其中一块电池表面的中心处放置热电偶，采用铝胶带固定，防止热电偶发生移动；
（5）将加速绝热量热仪温度热电偶及数据传感线连接好，打开设备电脑上的ARC-ES软件进行参数设置；
（6）将加热片的导线与恒功率源进行连接，并打开恒功率源开关，设置相关参数；
（7）启动加速绝热量热仪，待炉体内部温度达到平衡后，启动恒功率源，恒功率源开始给电池进行供热；
（8）采用恒功率源控制加热片热量的输入量，电池置于加速绝热量热仪的腔体内，使得加热片输入的热量完全被电池吸收，多余的热量无法散发出去，通过公式dQ=CP′m′dT和dQ=U′I′dt可得电芯比热容。dQ=CP′m′dT，以实验中的电池为参考对象，电池吸收了的热量dQ，导致电池温度升高，m是电池总的质量，Cp是电池的比热容，dT是电池温度变化值；dQ=U′I′dt，以电池和恒功率源为参考对象，恒功率源输出的功率为U′I，U为恒功率源的输出电压，I为恒功率源的输出电流，dt为时间差。
所述的软件ARC-ES的参数设置为：起始温度为20-30℃，终止温度为60-80℃，等待时间为5-30min，达到起始温度后将ARC操作模式设置为放热模式，并且锁定该操作模式。
所述的恒功率源需设定合适的输出电压，然后按输出，恒功率源的输出,输出电压保证电池在升温的过程中升温速率约为0.05-0.2℃/min。
所述的电池为没有注射电解液的电池。
本发明的有益效果：该检测方法合理可行，测量精度高，可以快速测试锂离子电池的比热容。针对新开发出来的新型锂离子电池，可以通过该项测试判定锂离子电池的安全性能的好坏。与比热容小的电池相比，比热容越大的电池在吸收同样的热量后，电池温升会比较小。所以，电池的比热容越大，电池的安全性能就越好。
附图说明
图1为金属铁和电池的比热容测试结果一览表。
图2为365072APH-1500电池比热测试时间与温度的变化关系图。
具体实施方式
实施例1
一种锂离子电池比热容的测定方法，包括下列测试步骤：
（1）取两块方形锂电池，在电池上贴上面垫,面垫就是牛皮纸，以防止电池发生短路；
（2）在一块方形锂电池表面粘上陶瓷膜加热片，采用铝胶带将陶瓷膜加热片四周贴紧密封；
（3）在加热片上再贴上另一块同一型号的电池，将两块电池的四周采用铝胶带进行密封，铝胶带一面是绝缘的，另一面是铝层，不绝缘，但是导热性好，与电池金属外壳材质类似，对测试结果影响比较小；
（4）在其中一块电池表面的中心处放置热电偶，采用铝胶带固定，防止热电偶发生移动；
（5）将加速绝热量热仪温度热电偶及数据传感线连接好，打开设备电脑上的ARC-ES软件进行参数设置；
（6）将加热片的导线与恒功率源进行连接，并打开恒功率源开关，设置相关参数；
（7）启动加速绝热量热仪，待炉体内部温度达到平衡后，启动恒功率源，恒功率源开始给电池进行供热；
（8）采用恒功率源控制加热片热量的输入量，电池置于加速绝热量热仪的腔体内，使得加热片输入的热量完全被电池吸收，多余的热量无法散发出去，通过公式dQ=CP′m′dT和dQ=U′I′dt可得电芯比热容。dQ=CP′m′dT，以实验中的电池为参考对象，电池吸收了的热量dQ，导致电池温度升高，m是电池总的质量，Cp是电池的比热容，dT是电池温度变化值；dQ=U′I′dt，以电池和恒功率源为参考对象，恒功率源输出的功率为U′I，U为恒功率源的输出电压，I为恒功率源的输出电流，dt为时间差。
所述的软件ARC-ES的参数设置为：起始温度为20-30℃，终止温度为60-80℃，等待时间为5-30min，达到起始温度后将ARC操作模式设置为放热模式，并且锁定该操作模式。
所述的恒功率源需设定合适的输出电压，然后按输出，恒功率源的输出,输出电压保证电池在升温的过程中升温速率约为0.05-0.2℃/min。
如图1所示，Fe是金属铁，365072APH-1500是一种电池型号。金属铁的理论比热容是已知的，这种比热容检测方法测试的结果与金属铁的理论比热容非常接近，因此，这种检测方法用于电池比热的测定，其结果也是可靠的。
如图2所示，横坐标为测试时间，纵坐标为电池表面温度的变化值，随着加热片不断地给电池供热，电池吸收了热量导致电池温度升高，电池温度升高与时间成线性关系，直线的斜率即为公式dT/dt=（U′I）/（m′CP）右边表达式的结果，通过本公式即可计算出电池的比热容Cp。
通过上述方法测试已知比热容的原材料如金属铁，通过比对测试值与理论值之间的偏差，以验证方法的准确性和不确定度。图1列举出金属铁的测试结果与理论值，测试偏差在6%内。从上述结果表明，这种比热容测试方法是可行的，测试偏差很小。该检测方法可以快速测试锂离子电池的比热容。针对新开发出来的新型锂离子电池，可以通过该项测试判定锂离子电池的安全性能的好坏。测得的参数与同类电池进行比较，比热容越大的电池在吸收同样的热量后，电池温升会比较小，所以电池的比热容越大，电池的安全性能就越好。本发明可用电池的电芯代替电池测试。

Claims (3)

1.一种锂离子电池比热容的测定方法，其特征在于：包括下列测试步骤：
（1）取两块方形锂电池，在电池上贴上面垫,以防止电池发生短路；
（2）在一块方形锂电池表面粘上陶瓷膜加热片，采用铝胶带将陶瓷膜加热片四周贴紧密封；
（3）在加热片上再贴上另一块同一型号的电池，将两块电池的四周采用铝胶带进行密封；
（4）在其中一块电池表面的中心处放置热电偶，采用铝胶带固定，防止热电偶发生移动；
（5）将加速绝热量热仪温度热电偶及数据传感线连接好，打开设备电脑上的ARC-ES软件进行参数设置；
（6）将加热片的导线与恒功率源进行连接，并打开恒功率源开关，设置相关参数；
（7）启动加速绝热量热仪，待炉体内部温度达到平衡后，启动恒功率源，恒功率源开始给电池进行供热；
（8）采用恒功率源控制加热片热量的输入量，电池置于加速绝热量热仪的腔体内，使得加热片输入的热量完全被电池吸收，多余的热量无法散发出去，通过公式dQ=CP′m′dT和dQ=U′I′dt可得电芯比热容。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池比热容的测定方法，其特征在于：所述的软件ARC-ES的参数设置为：起始温度为20-30℃，终止温度为60-80℃，等待时间为5-30min，达到起始温度后将ARC操作模式设置为放热模式，并且锁定该操作模式。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池比热容的测定方法，其特征在于：所述的恒功率源需设定合适的输出电压，然后按输出，恒功率源的输出,输出电压保证电池在升温的过程中升温速率约为0.05-0.2℃/min。
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