CN108760808A - 一种动力锂电池本体比热容测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力锂电池本体比热容测试方法，准备待测锂电池，其上设置温度传感器；准备测试装置；所述测试装置为中空装置，储放有矿物油，同时设置有温度传感器；将待测锂电池放入测试装置；采集温度传感器的数据，待矿物油温与电池温度一致稳定，记录矿物油与电池的初始温度t0；对待测锂电池进行充电，再用相同电流对其放电，测得锂电池充电过程的总能量及放电过程的总能量，计算其差值△Q，待矿物油温与电池温度稳定一致时读出此时温度t1；根据公式△Q＝(c·m+c油·V油ρ油)(t1‑t0)，计算出锂电池比热容c值。本发明合理的忽略微小误差，巧妙的将欧姆热、极化热等发热量大的发热过程合并到一起视为整体发热，使得该测试方法过程简单。

Description

一种动力锂电池本体比热容测试方法

技术领域

本发明涉及一种动力锂电池本体比热容测试方法。

背景技术

比热容又称比热容量，简称比热，是单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能，比热容是表示物质热性质的物理量。锂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，因此锂电池的比热容是锂电池性能和设计中极为重要的热物性参数之一。故而设计一个合理的一种动力锂电池本体比热容的测定装置和方法很有必要。

中国专利201310736886.1公开了《一种锂离子电池比热容测试方法》，包括：测量并记录电池在不同SOC状态下的开路电压及表面温度，直至电池SOC＝0，对不同SOC状态下电池的开路电压随表面温度变化的数据进行回归分析，得到电池的开路电压、开路电压温度系数与不同放电时间的拟合关系式；利用该关系式计算对应放电时记录的各个时间点的开路电压、开路电压温度系数；计算每一时间点的电池放电的发热功率并计算释放的热量值；根据放电时间和放电倍率计算出相应时刻的SOC状态，即可得到不同SOC状态下的比热容。该方法繁琐复杂，不易实现。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种科学可行的动力锂电池本体比热容测试方法。

实现本发明目的的技术方案是一种动力锂电池本体比热容测试方法，包括以下步骤：

准备待测锂电池，其上设置温度传感器；

准备测试装置；所述测试装置为中空装置，储放有矿物油，同时设置有温度传感器；

将待测锂电池放入测试装置；

采集温度传感器的数据，待矿物油温与电池温度一致稳定，记录矿物油与电池的初始温度t0；

对待测锂电池进行充电，再用相同电流对其放电，测得锂电池充电过程的总能量及放电过程的总能量，计算其差值△Q，待矿物油温与电池温度稳定一致时读出此时温度t1；

根据公式△Q＝(c·m+c油·V油ρ油)(t1-t0)，计算出锂电池比热容c值。

所述准备待测锂电池的方法为：将出厂状态的锂电池进行放电至0％SOC，再检测其重量m，搁置至温度恢复室温后备用。

所述测试装置包括：

一箱体结构，由上壳体和下壳体构成；

所述下壳体内设置储油腔，用于容置矿物油和待测锂电池；

所述下壳体的所述储油腔内设置多个温度传感器；

所述上壳体上设置多个走线槽；所述温度传感器的导线以及电池连接线均穿过走线槽伸出于上壳体的外表面。

所述储油腔的深度满足：待测锂电池不含极耳的锂电池本体高度＜储油腔的深度＜待测锂电池的高度；

测试装置存有定量体积V矿物油，将待测锂电池放入测试装置，矿物油液表面没过锂电池本体，电池极耳与电池连接线连接，通过走线槽穿出测试装置表面并与充放电系统连接。

在待测锂电池上设置温度传感器的位置为锂电池本体的中部前后两面。

所述储油腔的温度传感器包括四个，每个温度传感器由探头和温度传感器导线组成；四个所述温度传感器的探头分别设置在储油腔的上部和下部；温度传感器导线通过走线槽穿出测试装置表面并与温度采集仪连接。

四个所述温度传感器的探头分成两组；一组设置在储油腔上部的前后内壁上，并一左一右设置；另一组设置在储油腔下部的前后内壁上，并一左一右设置；

每个温度传感器距离锂电池本体15-30mm，使温度传感器探头悬空于矿物油中。

所述走线槽设置5个，其中三个为温度传感器的导线走线槽，两个为电池连接线走线槽。

本发明的原理阐述如下：

锂离子电池在充放电过程中普遍伴随着发热现象，实际上锂离子动力电池在充放电过程中的生热量主要由反应热、欧姆热、极化热及副反应热四个部分组成，而反应热虽然在充电中是吸热过程，在放电中是放热过程，但其总量相对于其它发热量非常小，基于此，本发明的测试方法合理的忽略这部分带来的微小误差。

因此在本发明的测试方法中，认为充放电系统对电池的充电能量Qc中的一部分变成了发热量Qa1，另一部分Qb存储于电池中，即Qc可表示为：

Qc＝Qa1+Qb

对于锂电池在放电过程中对充放电系统释放的能量Qd，本发明的测试方法认为来自于充电过程的电池获得的能量Qb，并且伴随着发热量Qa2，即Qd可表示为：

Qd＝Qb–Qa2

由于电池本体浸没在矿物油中，且电池与油液处于绝热环境中，所以电池在充放电过程中所产生的热量几乎全部体现在电池与油液的温度变化上，故用充放电系统的充电能量Qc减去放电能量Qd即得到：

Qc–Qd＝△Q＝Qa1+Qa2＝(c·m+c油·V油ρ油)·△t

由以上公式便可直接计算得到锂电池本体的比热容。

采用了上述技术方案，本发明具有以下积极的效果：(1)本发明合理的忽略微小误差，巧妙的将欧姆热、极化热等发热量大的发热过程合并到一起视为整体发热，使得该测试方法过程简单，而且发热量的整体设计考虑，巧妙的避免了复杂的电化学反应热计算，使得测试数据计算简化。

(2)本发明在测试装置中放置热熔较小的矿物油，能精确的反应测试中的温度变化，且电池与油液总体处于绝热环境，故而测试中的热量损失很小，从而能保证极高的测试精度。

(3)本发明的测试方法不需要复杂的测试设备，只用到锂电池行业通用的充放电测试系统，温度数据采集仪与温度传感器，测试装置采用聚氨酯制备成本低廉而且绝热和耐油性能好，故而整体测试设备简单通用，测试易于实现。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的测试装置的正面示意图。

图2为本发明的测试装置的背面示意图。

附图中标号为：

上壳体1、下壳体2、储油腔3、温度传感器4、探头4-1、温度传感器导线4-2、电池连接导线5、走线槽6、矿物油7、待测锂电池8。

具体实施方式

(实施例1)

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种动力锂电池本体比热容测试方法，用于解决现有技术中，为了解决上述问题，本发明的总体思路如下：

准备待测锂电池，其上设置温度传感器；

准备测试装置；所述测试装置为中空装置，储放有矿物油，同时设置有温度传感器；

将待测锂电池放入测试装置；

采集温度传感器的数据，待矿物油温与电池温度一致稳定，记录矿物油与电池的初始温度t0；

对待测锂电池进行充电，再用相同电流对其放电，测得锂电池充电过程的总能量及放电过程的总能量，计算其差值△Q，待矿物油温与电池温度稳定一致时读出此时温度t1；

根据公式△Q＝(c·m+c油·V油ρ油)(t1-t0)，计算出锂电池比热容c值。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

见图1和图2，本实施例用到的比热容测试装置，包括

一箱体结构，由上壳体1和下壳体2构成；为了确保密封性和耐油性，可以采用壁厚100mm聚氨酯制作。

所述下壳体2内设置储油腔3，用于容置矿物油7和待测锂电池8；

所述下壳体2的所述储油腔3内设置多个温度传感器4；

所述上壳体1上设置多个走线槽6；所述温度传感器4的导线以及电池连接线5均穿过走线槽6伸出于上壳体1的外表面。

所述储油腔3的深度满足：待测锂电池8不含极耳的锂电池本体高度＜储油腔3的深度＜待测锂电池8的高度。

所述上壳体1和下壳体2铆接固定。

所述上壳体1和下壳体2铆接固定处缠绕密封胶带。

所述温度传感器4包括四个，每个温度传感器4由探头4-1和温度传感器导线4-2组成；四个所述温度传感器4的探头4-1分别设置在储油腔3的上部和下部。具体来说，四个温度传感器4距离待测锂电池8本体15-30mm、且悬空于矿物油中设置。

四个所述温度传感器4的探头4-1分成两组；一组设置在储油腔3上部的前后内壁上，并一左一右设置；另一组设置在储油腔3下部的前后内壁上，并一左一右设置。

所述走线槽6设置5个，其中三个为温度传感器4的导线走线槽，两个为电池连接线5走线槽。如图1，上壳体1上部的5个双虚线部分就是5个走线槽，从左至右依次为温度传感器导线-电池连接线-温度传感器导线-电池连接线-温度传感器导线，并从上壳体1顶部伸出，用于与充放电系统和数据采集仪连接。

具体的测试方法为：

将出厂状态的锂电池进行放电至0％SOC，再检测其重量m，搁置至温度恢复室温后备用；

在锂电池本体的中部前后两面连接上温度传感器，然后将锂电池放入存有定量体积V矿物油的测试装置中，确保矿物油液表面没过锂电池本体，将电池极耳与电池连接线连接，通过走线槽穿出与充放电系统连接；

在储油腔中，对应电池左右两面矿物油中，对应电池上下位置各放置1个温度传感器，共计4个温度传感器，确保位于测锂电池本体四个角，温度传感器距离锂电池本体15-30mm，传感器探头悬空于矿物油液中；

将贴附于锂电池本体表面的2个温度传感器和悬空于油液中的4个温度传感器通过走线槽连接到温度采集仪，待液温与电池温度一致稳定,记录矿物油与电池的初始温度t0；

确认测试装置上下壳体密封合实；

用1.5C电流对锂电池进行充电至4.2V，然后再用相同的电流对其进行放电至0％SOC，测得锂电池充电过程的总能量及放电过程的总能量，计算其差值△Q，待液温与电池温度稳定一致时读出此时温度t1。

根据公式△Q＝(c·m+c油·V油ρ油)(t1-t0)，计算出锂电池比热容c值。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于包括以下步骤：

准备待测锂电池，其上设置温度传感器；

准备测试装置；所述测试装置为中空装置，储放有矿物油，同时设置有温度传感器；

将待测锂电池放入测试装置；

采集温度传感器的数据，待矿物油温与电池温度一致稳定，记录矿物油与电池的初始温度t0；

对待测锂电池进行充电，再用相同电流对其放电，测得锂电池充电过程的总能量及放电过程的总能量，计算其差值△Q，待矿物油温与电池温度稳定一致时读出此时温度t1；

根据公式△Q＝(c·m+c油·V油ρ油)(t1-t0)，计算出锂电池比热容c值。

2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：所述准备待测锂电池的方法为：将出厂状态的锂电池进行放电至0％SOC，再检测其重量m，搁置至温度恢复室温后备用。

3.根据权利要求1所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：所述测试装置包括

一箱体结构，由上壳体和下壳体构成；

所述下壳体内设置储油腔，用于容置矿物油和待测锂电池；

所述下壳体的所述储油腔内设置多个温度传感器；

所述上壳体上设置多个走线槽；所述温度传感器的导线以及电池连接线均穿过走线槽伸出于上壳体的外表面。

4.根据权利要求3所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：

所述储油腔的深度满足：待测锂电池不含极耳的锂电池本体高度＜储油腔的深度＜待测锂电池的高度；

测试装置存有定量体积V矿物油，将待测锂电池放入测试装置，矿物油液表面没过锂电池本体，电池极耳与电池连接线连接，通过走线槽穿出测试装置表面并与充放电系统连接。

5.根据权利要求1所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：在待测锂电池上设置温度传感器的位置为锂电池本体的中部前后两面。

6.根据权利要求1所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：

所述储油腔的温度传感器包括四个，每个温度传感器由探头和温度传感器导线组成；四个所述温度传感器的探头分别设置在储油腔的上部和下部；温度传感器导线通过走线槽穿出测试装置表面并与温度采集仪连接。

7.根据权利要求6所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：

四个所述温度传感器的探头分成两组；一组设置在储油腔上部的前后内壁上，并一左一右设置；另一组设置在储油腔下部的前后内壁上，并一左一右设置；

每个温度传感器距离锂电池本体15-30mm，使温度传感器探头悬空于矿物油中。

8.根据权利要求7所述的一种动力锂电池本体比热容测试方法，其特征在于：所述走线槽设置5个，其中三个为温度传感器的导线走线槽，两个为电池连接线走线槽。