CN109799261B - 一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置，在圆柱电池的芯轴中空部位安置圆柱形加热器来测定圆柱电池的径向导热系数与比热；所述的圆柱形加热器包括绝缘柱、电热丝、中空钢壳、绝缘带以及热电偶。在待测电池周围包裹绝热材料，同时在圆柱电池外壳以及绝热材料的外壁面贴敷热电偶，将待测试电池放置在控温箱内进行加热，根据圆柱电池内部与外部的温升速率确定准稳态阶段，依据准稳态原理求得圆柱电池的径向导热系数与比热。本发明中用于测量圆柱电池导热系数的测试装置结构简单、测量时间短，测试结果准确，成本低、容易实现。可用于不同工况温度下圆柱电池径向导热系数与比热的测量。

Description

一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置

技术领域

本发明涉及一种圆柱电池热参数准稳态测定方法与测试装置，属于储能电池热物性参数与热管理技术领域。

背景技术

随着全球能源危机以及环境污染等问题的日益加剧，人们越来越重视储能与动力电池的发展。以锂离子电池为主的圆柱电池因功率密度高、一致性好、自放电率低等优点，所以成为消费电子、电动汽车理想的储能电池之一。然而，圆柱电池在运行中大倍率充放电会产生较多的热量，若不及时耗散容易引发电池容量和寿命衰减，甚至诱发电池的热失控。随着使用年限的提高，电池正负极材料与集流极之间的粘接性下降，电解液损耗，导热与导电性能会进一步下降，即使在正常充放电的情况下也有可能导致产热增加，加大热失控风险。

圆柱电池的径向导热系数是一个重要热物性参数，能有效地衡量电池的温升速度和内部温差的幅度变化，是电池进行有效热管理的关键热物性参数。为了评估圆柱电池的升温特性以及内部温差，需要确定电池的径向导热系数等热物性参数，从而实现对圆柱电池的有效热管理与温度管控。由于圆柱电池包栝电芯、正负极极耳、正极端盖等零部件以及易挥发电解液，呈现非均质特征，互相干扰，导致圆柱电池导热系数测量尤为困难。

申请公布号为CN 108170914 A的发明专利公开了一种圆柱卷绕式锂离子动力电池热物性参数的原位求取方法，该方法在仿真软件中搭建简化的18650电池二维轴对称传热模型，该传热模型中包含该电池不同方向上的导热系数以及热参数，通过软件仿真拟合电池外部加热时的表面温度分布来获取导热系数与比热。该方法不能直接测量圆柱电池的径向导热系数与比热，必须通过仿真软件试凑实验结果，计算时间长，测量难度高。由于搭建的电池传热模型与电池的真实结构状态存在一定的差异，没有实现对电池真实热参数的直接测量，因此测量精度难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，能够实现对圆柱电池进行直接测量，使测量结果更加真实和准确。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，包括以下步骤：

S1、把待测圆柱电池进行放电至某一荷电状态，通过开口方式在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器，所述圆柱形加热器内部安装加热丝、一个或数个热电偶并引出正负极引线，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化；

S2、用绝热材料将圆柱电池包裹，在圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，接着将圆柱电池置于温控箱之内，将所述圆柱形加热器的正负极引线与温控箱外部的直流电源连接提供恒定加热功率；

S3、在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器，并将所有热电偶及外部温度传感器分别与数据采集仪相连输出温度信号；

S4、控制所述温控箱保持在初始温度恒定不变，通过圆柱形加热器给圆柱电池加热，记录电池内部温度T_i与电池外壳温度T_o的变化，获取圆柱电池的内部温升速率与电池外壳温升速率，当电池内部温度与电池外壳温度上升速率一致并且线性上升时确定为准稳态阶段，达到准稳态条件时，记加热器半径为r，电池半径为R，圆柱形加热器表面加热热流密度为q″₁，绝热材料外表面热流密度为q″₂，q″₂由绝缘材料的温升计算得出，电池内部和电池外壳温度分别记为T_i、T_o，径向导热系数k表示为：

根据电池质量、电池温升速率以及加热功率计算电池比热c为：

c＝(q″₁A₁-q″₂A₂)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为准稳态阶段电池内外的温升速率平均值,A₁为加热钢管侧面面积，A₂为电池外表面侧面面积；

S5、在准稳态阶段保持一段时间后停止加热，使电池自然降温。

上述测试方法，根据现有圆柱电池的结构特征，开口方式为打开电池的电池脖颈处进行切割去除正极端盖或者负极外壳，在圆柱电池芯轴的中空部位，设置圆柱形加热器，在所述圆柱形加热器内部植入热电偶，并在电池周围包裹绝热材料，防止热量损失，同时在圆柱电池外壳以及绝热材料的外壁面也贴敷热电偶，将待测试电池放置在密封箱体内，通过恒定加热获得所述圆柱电池达到准稳态时的内部温度与外壳温度，根据圆柱电池内部与外部的温升速率确定准稳态阶段，依据准稳态原理求得热圆柱电池的导热系数。所述圆柱电池开口比芯轴中空尺寸稍大，不破坏电池正负极结构，使测试结果与真实电池的结果一致。

作为优选，在步骤S1中，开口方式为在电池脖颈处进行切割去除正极端盖；在步骤S2中，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。

或者，在步骤S1中，开口方式为在负极外壳正对芯轴处开设孔洞并去除负极极耳与外壳连接；在步骤S2中，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，圆柱形加热器从开口处插入芯轴中空部位中，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。相对于在正极端盖开口，在负极外壳处开口能减少电解液的损耗，使得测试结果更精确。

或者，在步骤S1中，开口方式为在电池脖颈处进行切割去除正极端盖和负极外壳正对芯轴处进行钻洞开口并去除负极极耳与外壳的连接；在步骤S2中，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，圆柱形加热器从开口处插入芯轴中空部位中，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器的上、下端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。在圆柱电池的上下端同时开口，方便从上下端引线与直流电源连接。

进一步，所述密封胶为环氧胶或者硅胶，通过湿气固化或者加成反应固化。可防止电池正负极内部隔膜中所吸附电解液的泄露，使测试结果与真实电池的结果一致。

进一步，所述绝热材料为二氧化硅气凝胶。

进一步，所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层耐高温电绝缘胶带，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出,所述绝缘柱的内表面沿轴向刻有沟槽，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带并与钢管内壁紧密接触，热电偶的正负极引线通过沟槽引出钢管外。

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供用于上述圆柱电池热参数准稳态测定方法的测试装置，能够提供准确可靠的圆柱电池热参数测试数据。

它包括支架、悬挂在支架上的圆柱电池和数据采集仪，所述支架和圆柱电池设置在温控箱内，

圆柱电池在电池脖颈处进行切割去除正极端盖或者负极外壳正对芯轴处开设有内径稍大于芯轴中空尺寸的圆柱形孔洞并去除负极极耳与外壳的连接，在芯轴的中空部位放置有圆柱形加热器，圆柱电池的外表面包裹有绝缘材料，

所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层耐高温电绝缘胶带，

所述钢管与圆柱电池最内层的隔膜材料紧密贴合，钢管的端部与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出后通过导线与温控箱外的直流电源相连接，

所述绝缘柱的内表面沿轴向刻有沟槽，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带并与钢管内壁紧密接触，热电偶的正负极引线通过沟槽引出钢管外，

沿圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，温控箱内安装有检测箱内温度的外部温度传感器，所述热电偶的引线、温度传感器以及外部温度传感器分别与数据采集仪相连，所述数据采集仪发送信号给无线记录操作台，所述无线记录操作台与计算机相连接。

进一步，所述中空钢管的壁厚为0.1-0.5mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明圆柱电池热参数的准稳态测定方法通过在电池顶部或者底部开口方式内置加热器，不改变电池内部电芯结构与受力的情况，热电偶和温度传感器分别贴敷于圆柱电池的芯轴处与外表面，属于原位测量；并通过负极正对芯轴处开孔并去除负极极耳与电池外壳的连接，减少了干扰因素，能够直接、准确测量圆柱电池的径向导热系数，同时能够测量电池比热，测量结果更加真实、准确。

2、本发明基于准稳态升温原理，不需要达到稳态，实现直接快速测量，测量快速、准确，不需要额外的数值仿真过程，能快速获得圆柱电池径向导热系数与比热。

3、本发明的测试装置成本低，便于操作，通过调节温控箱初始温度并重复测量过程，能够测试不同工况温度下的圆柱电池径向导热系数与比热，可为圆柱电池厂家、电动汽车企业等机构提供可靠的圆柱电池径向导热系数测试数据，并用于电池热管理与热失控防护设计。

附图说明

图1为本发明在圆柱电池负极外壳处开口并安装圆柱形加热器的结构示意图。

图2为本发明在圆柱电池脖颈处进行切割去除正极端盖并安装圆柱形加热器的结构示意图。

图3为本发明在圆柱电池的上、下端开口并安装圆柱形加热器的结构示意图。

图4为本发明圆柱电池热参数的测试装置的结构示意图。

图1至4中：1、电池上盖；2、粘结胶；3、正极垫片4、电池上盖顶盖5、防爆阀；6、正极连接盖；7、电热丝；8、绝缘柱；9、电池外壳；10、负极；11、隔膜；12、正极；13、负极垫片；14、电绝缘胶带；15、中空钢管；16、负极极耳；17、正极极耳；18、热电偶；19、密封胶；20、绝热材料；21、支架；22、棉线；23、温控箱；24、圆柱电池；

30、外部温度传感器；31、直流电源；32、数据采集仪；33、无线记录操作台；34、计算机。

图5为本发明中圆柱形加热器一实施例的结构示意图(电热丝从一端引出)。

图6为本发明中圆柱形加热器另一实施例的结构示意图(电热丝从两端引出)。

图7为本发明一实施例所获得的动力电池温度与时间的依变关系图。

图8为本发明一实施例所获得的动力电池内外温度上升速率与时间的依变关系图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

本实施例采用常用的松下18650圆柱电池，正负极材料分别为钴酸锂和石墨，直径为18.2mm,长度为65mm，内部中空的芯轴直径为3.5mm,其最内层为隔膜材料。

结合图1至图4所示，一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，包括以下步骤：

S1、把待测圆柱电池24进行放电至截止电压，即荷电状态为0，然后在正极端盖脖颈处进行切割去除正极端盖，或者在负极外壳正对芯轴处开设一内径稍大于芯轴中空尺寸的孔洞A并去除负极极耳与外壳的连接；在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器B，外径为3.5mm，所述圆柱形加热器内部安装一个热电偶18并引出正负极引线，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化；

S2、选取二氧化硅气凝胶作为绝热材料20将圆柱电池外表面包裹，使电池四周绝热，接着将圆柱电池24置于温控箱23之内，将所述圆柱形加热器B的正负极引线与温控箱23外部的直流电源31连接提供恒定加热功率Q；

S3、在圆柱电池外壳9和绝热材料20的外壁面也分别贴敷热电偶18，在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器30，并将所有热电偶18及外部温度传感器30分别与数据采集仪32相连输出温度信号；

S4、控制所述温控箱保持在初始温度恒定不变，通过圆柱形加热器B给圆柱电池24加热，记录电池内部温度T_i与电池外壳温度T_o的变化，获取圆柱电池24的内部温升速率与电池外壳温升速率，当电池内部温度与电池外壳温度上升速率一致并且线性上升时确定为准稳态阶段，达到准稳态条件时，记加热器半径为r，电池半径为R，圆柱形加热器表面加热热流密度为q″₁，绝热材料外表面热流密度为q″₂，q″₂由绝缘材料的温升计算得出，电池内部和电池外壳温度分别记为T_i、T_o，当空间热流分布不随时间变化即达到准稳态条件时，对于有内热源加热圆柱电池内表面的情形，径向导热系数k表示为：

当q″₂＝0即圆柱电池外表面完全热绝缘时，径向导热系数k仅与q″₁有关，计算公式如下：

根据电池质量、电池温升速率以及加热功率计算电池比热c为：

c＝(q″₁A₁-q″₂A₂)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为准稳态阶段电池内外的温升速率平均值,A₁为加热钢管侧面面积，A₂为电池外表面侧面面积；热流密度q″₂通过在电池外壳包裹热流传感器直接测量获得，或者通过计算绝热材料向外部散热热量除以A₂求得。

S5、在准稳态阶段保持一段时间后停止加热，使电池自然降温。

在上述测试方法中，根据现有圆柱电池的结构特征，打开电池的电池脖颈处进行切割去除正极端盖或者负极外壳，在圆柱电池芯轴的中空部位，设置圆柱形加热器，在所述圆柱形加热器内部植入热电偶，并在电池周围包裹绝热材料，防止热量损失，同时在圆柱电池外壳以及绝热材料的外壁面贴敷热电偶，将待测试电池放置在密封箱体内，通过恒定加热获得所述圆柱电池达到准稳态时的内部温度与外壳温度，根据圆柱电池内部与外部的温升速率确定准稳态阶段，依据准稳态原理求得热圆柱电池的导热系数。所述圆柱电池开口比芯轴中空尺寸稍大，不破坏电池正负极结构，使测试结果与真实电池的结果一致。

作为优选，圆柱形加热器B的长度与电芯长度相等。

当采用在圆柱电池脖颈处进行切割去除正极端盖的开口方式时，在步骤S2中，圆柱形加热器B从上方插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶19填充。

当采用在负极外壳正对芯轴处开设孔洞A并去除负极极耳与外壳连接的方式时，在步骤S2中，如图5所示的圆柱形加热器B从孔洞A插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。相对于在电池脖颈处进行切割去除正极端盖，在负极外壳处开口能减少电解液的损耗，使得测试结果更精确。

当开口方式为在电池上、下端同时开口时，采用如图6所示的圆柱形加热器从任一开口处插入芯轴中空部位中，圆柱形加热器的上端与下端与电芯相平齐，圆柱形加热器的上、下端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充。在圆柱电池的上下端同时开口，方便从上下端引线与外部的直流电源连接。

上述步骤所采用的密封胶优选为环氧胶或者硅胶，通过湿气固化或者加成反应固化。可防止电池正负极内部隔膜中所吸附电解液的泄露，使测试结果与真实电池的结果一致。

参考图5和图6，作为优选方案，所述圆柱形加热器包括钢管15、位于钢管15内的中空绝缘柱8和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝7，所述绝缘柱8内安装一个热电偶18。所述钢管15与电热丝7之间包裹一层耐高温电绝缘胶带14，所述电热丝的正、负极从钢管15的一端或者两端分别引出；所述绝缘柱8的内表面沿轴向刻有沟槽8a，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱8中部穿过电绝缘胶带14并与钢管内壁紧密接触，热电偶18的正负极引线通过沟槽8a引出钢管外。

如图7本实施例在所获得的圆柱电池温度与时间的依变关系。图8为本实施例所获得的动力电池内外温度上升速率与时间的依变关系。初始温度T0为-10℃，加热功率q＝0.5W。在自然对流的条件下，加热至60s后达到准稳态阶段，在之后的60s-160s的准稳态阶段，电池内部温度2.36℃，电池壁面的温度-8.61℃，气凝胶壁面温度上升约0.02℃。由于气凝胶壁面温升很小，根据空气中自然对流换热系数、以及牛顿冷却公式求得其外部热损为0.02W，这个热损对径向导热系数影响大约为1％，可看做近似绝热状态，q″₂＝0,从而根据公式(1)所测量的径向导热系数为0.294W/m·K。通过调节温控箱23内初始温度，重复测量过程可测试不同工况温度下动力电池的导热系数。根据电池温升速率与内外表面加热热流q″₁和q″₂，可以计算电池比热值c，即c＝(q″₁A₁-q″₂A₂)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为内外温升速率在准稳态阶段60s-160s的平均值，A₁为加热钢管侧面面积，A₂为电池外表面侧面面积。注意到加热功率q＝q″₁A₁,而外表面散热功率q″₂A₂在1％，可忽略不计，所获得的电池比热值为1090J/kg·K.

结合图4同时参考图1至图3，一种圆柱电池热参数的测试装置，用于上述准稳态测定方法中，它包括支架21、通过棉线22悬挂在支架21上的圆柱电池24以及数据采集仪32，所述支架21和圆柱电池24设置在温控箱23内。圆柱电池24在电池脖颈处进行切割去除正极端盖或者负极外壳正对芯轴处开设有内径稍大于芯轴中空尺寸的圆柱形孔洞A并去除负极极耳与外壳的连接，在芯轴的中空部位放置有圆柱形加热器B，圆柱电池的外表面包裹有绝缘材料20。

所述圆柱形加热器包括壁厚为0.1-0.5mm的钢管15、位于钢管15内的中空绝缘柱8和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝7，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶18，所述钢管15与电热丝7之间包裹一层耐高温电绝缘胶带14。所述钢管15与圆柱电池最内层的隔膜材料紧密贴合，钢管15的端部与电池外壳9之间的缝隙内用密封胶19填充，所述电热丝7的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出后通过导线与温控箱23外的直流电源31相连接。

结合图5、图6，所述绝缘柱8的内表面沿轴向刻有沟槽8a，所述热电偶18顺着沟槽8a设置，热电偶18的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带14并与钢管15内壁紧密接触，热电偶18的正负极引线通过沟槽8a引出钢管外，

沿圆柱电池外表面轴向等距贴敷4个温度传感器26，和绝热材料的外壁面分别贴敷一个温度传感器26，温控箱23内安装一个检测箱内温度的外部温度传感器30，所述热电偶18的引线、温度传感器26以及外部温度传感器30分别与数据采集仪32相连，所述数据采集仪32发送信号给无线记录操作台33，所述无线记录操作台33与计算机34相连接。

本发明提供的圆柱电池热参数的准稳态测定方法及测定装置，可测试不同工况温度下的圆柱电池径向导热系数与比热，测试时间短，结果准确，成本较低、容易实现，可为圆柱电池厂家、电动汽车企业等机构提供可靠的圆柱电池热参数测试数据，并用于电池热管理与热失控防护设计。

以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、把待测圆柱电池进行放电至某个荷电状态，在正极端盖脖颈处进行切割去除正极端盖,在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化，所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层电绝缘胶带，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出；

S2、用绝热材料将圆柱电池包裹，在圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，接着将圆柱电池置于温控箱之内，将所述圆柱形加热器的正负极引线与温控箱外部的直流电源连接提供恒定加热功率，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充；

S3、在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器，并将所有热电偶及外部温度传感器分别与数据采集仪相连输出温度信号；

S4、控制所述温控箱保持在初始温度恒定不变，通过圆柱形加热器给圆柱电池加热，记录电池内部温度T_i与电池外壳温度T_o的变化，获取圆柱电池的内部温升速率与电池外壳温升速率，当电池内部温度与电池外壳温度上升速率一致并且线性上升时确定为准稳态阶段,记加热器半径为r，电池半径为R，圆柱形加热器表面加热热流密度为q″₁，电池外表面热流密度为q″₂，电池内部和电池外壳温度分别记为T_i、T_o，径向导热系数k表示为：

根据电池质量、电池温升速率以及加热功率计算电池比热c为：

c＝(q″₁A₁-q″₂A₂)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为准稳态阶段电池内外的温升速率平均值,A₁为钢管侧面面积，A₂为电池外表面侧面面积；

S5、在准稳态阶段保持一段时间后停止加热，使电池自然降温。

2.一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、把待测圆柱电池进行放电至某个荷电状态，在负极外壳正对芯轴处开设孔洞并去除负极极耳与外壳连接,在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化，所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层电绝缘胶带，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出；

S2、用绝热材料将圆柱电池包裹，在圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，接着将圆柱电池置于温控箱之内，将所述圆柱形加热器的正负极引线与温控箱外部的直流电源连接提供恒定加热功率,圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，圆柱形加热器从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器上端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充；

S3、在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器，并将所有热电偶及外部温度传感器分别与数据采集仪相连输出温度信号；

S4、控制所述温控箱保持在初始温度恒定不变，通过圆柱形加热器给圆柱电池加热，记录电池内部温度T_i与电池外壳温度T_o的变化，获取圆柱电池的内部温升速率与电池外壳温升速率，当电池内部温度与电池外壳温度上升速率一致并且线性上升时确定为准稳态阶段,记加热器半径为r，电池半径为R，圆柱形加热器表面加热热流密度为q″₁，电池外表面热流密度为q″₂，电池内部和电池外壳温度分别记为T_i、T_o，径向导热系数k表示为：

根据电池质量、电池温升速率以及加热功率计算电池比热c为：

c＝(q″₁A₁-q″₂A₂)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为准稳态阶段电池内外的温升速率平均值,A₁为钢管侧面面积，A₂为电池外表面侧面面积；

S5、在准稳态阶段保持一段时间后停止加热，使电池自然降温。

3.一种圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、把待测圆柱电池进行放电至某个荷电状态，在电池脖颈处进行切割去除正极端盖和负极外壳正对芯轴处进行钻洞开口并去除负极极耳与外壳的连接，在待测圆柱电池的芯轴中空部位内置与隔膜材料紧密接触的圆柱形加热器，并对圆柱电池开口处用密封胶进行密封、固化，所述圆柱形加热器包括钢管、位于钢管内的中空绝缘柱和螺旋缠绕在绝缘柱上的电热丝，所述绝缘柱内安装有一个或者多个热电偶，所述钢管与电热丝之间包裹一层电绝缘胶带，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出；

S2、用绝热材料将圆柱电池包裹，在圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，接着将圆柱电池置于温控箱之内，将所述圆柱形加热器的正负极引线与温控箱外部的直流电源连接提供恒定加热功率，圆柱形加热器的长度与电芯长度相等，圆柱形加热器从开口处插入芯轴中空部位，圆柱形加热器的上、下端与电芯相平齐，圆柱形加热器的上、下端与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充；

S3、在温控箱内安装检测箱内温度的外部温度传感器，并将所有热电偶及外部温度传感器分别与数据采集仪相连输出温度信号；

S4、控制所述温控箱保持在初始温度恒定不变，通过圆柱形加热器给圆柱电池加热，记录电池内部温度T_i与电池外壳温度T_o的变化，获取圆柱电池的内部温升速率与电池外壳温升速率，当电池内部温度与电池外壳温度上升速率一致并且线性上升时确定为准稳态阶段,记加热器半径为r，电池半径为R，圆柱形加热器表面加热热流密度为q″₁，电池外表面热流密度为q″₂，电池内部和电池外壳温度分别记为T_i、T_o，径向导热系数k表示为：

根据电池质量、电池温升速率以及加热功率计算电池比热c为：

c＝(q″₁A₁-q″₂A₂)/(电池质量×温升速率)，其中温升速率为准稳态阶段电池内外的温升速率平均值,A₁为钢管侧面面积，A₂为电池外表面侧面面积；

S5、在准稳态阶段保持一段时间后停止加热，使电池自然降温。

4.根据权利要求1或2或3所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：

所述密封胶为环氧胶或者硅胶，通过湿气固化或者加成反应固化。

5.根据权利要求1或2或3所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：

所述电池外表面热流密度q″₂，通过在电池外壳包裹热流传感器直接测量获得，或者通过计算绝热材料向外部散热热量除以A₂求得。

6.根据权利要求1或2或3所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：

所述绝热材料为二氧化硅气凝胶。

7.根据权利要求1或2或3所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法，其特征在于：

所述绝缘柱的内表面沿轴向刻有沟槽，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带并与钢管内壁紧密接触，热电偶的正负极引线通过沟槽引出钢管外。

8.一种圆柱电池热参数的测试装置，用于权利要求1或2或3所述的圆柱电池热参数准稳态测定方法中，其特征在于：

它包括支架、悬挂在支架上的圆柱电池和数据采集仪，所述支架和圆柱电池设置在温控箱内，

圆柱电池在电池脖颈处进行切割去除正极端盖和/或负极外壳正对芯轴中空部位开设有内径稍大于芯轴中空部位尺寸的圆柱形孔洞并去除负极极耳与外壳的连接，在芯轴的中空部位放置圆柱形加热器，圆柱电池的外表面包裹有绝缘材料，

所述圆柱形加热器的钢管与圆柱电池最内层的隔膜材料紧密贴合，钢管的端部与电池外壳之间的缝隙内用密封胶填充，所述电热丝的正、负极从钢管的一端或者两端分别引出后通过导线与温控箱外的直流电源相连接，

所述绝缘柱的内表面沿轴向刻有沟槽，所述热电偶顺着沟槽设置，热电偶的温度探头在绝缘柱中部穿过电绝缘胶带并与钢管内壁紧密接触，热电偶的正负极引线通过沟槽引出钢管外，

沿圆柱电池外壳和绝热材料的外壁面分别贴敷热电偶，温控箱内安装有检测箱内温度的外部温度传感器，所有热电偶的引线以及外部温度传感器分别与数据采集仪相连，所述数据采集仪发送信号给无线记录操作台，所述无线记录操作台与计算机相连接。

9.根据权利要求8所述的圆柱电池热参数的测试装置，其特征在于：

所述钢管的壁厚为0.1-0.5mm。

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