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計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

更新時間：2024-07-19  |  點擊率：1017


前沿


鋰電池充放電過程中會產生大量熱量，使其內部溫度上升直接影響鋰電池的性能與壽命，溫度過高甚至會導致電池熱失控，引發(fā)安全事故。因此，對充放電產熱進行研究，并以此為基礎開展鋰電池熱仿真模擬，對于提高鋰電池安全性十分重要。
電池等溫量熱儀與電池絕熱量熱儀是測定電池充放電產熱的主流儀器。在《對比等溫量熱及絕熱量熱用于鋰電池充放電產熱測量》一文中，我們簡述了電池絕熱量熱儀和電池等溫量熱儀的測量原理與優(yōu)劣勢。那么怎樣保證儀器測量的準確性呢？在《電池絕熱量熱儀的黃金標準》一文中，我們已介紹了一種可溯源的電池絕熱量熱儀校準方案。而基于同樣的原理，該方法也同樣可以運用于電池等溫量熱儀的準確性驗證。

這是一種基于焦耳熱發(fā)生技術的電池等溫量熱儀校準方案，該方案具有可溯源、精度高、易操作、無損傷、低成本等特點，同樣有望發(fā)展成為電池等溫量熱儀的校準規(guī)范。

計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖1 BIC-400A電池等溫量熱儀



方案介紹


本方案利用標準電阻塊（內置加熱管的金屬塊）作為標定器（如圖2所示），并通過程控電源調節(jié)電阻塊的產熱功率，從而對鋰電池充放電產熱過程進行等效模擬。
計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖2 電池等溫量熱儀校準裝置示意圖


恒流源控制電阻塊輸出恒定功率或者程序改變功率輸出(參考電池真實充放電產熱曲線)，隨后將測量值與輸入值進行對比，獲得儀器測量準確性驗證結果。


驗證結果


（1）標準電阻塊恒功率產熱


如圖3所示， 恒流源輸出恒定功率，等待曲線平穩(wěn)后計算儀器測定功率與恒流源輸出功率之間的差值，計算可得測量誤差為0.87%，符合儀器1%的精度要求，結果如表1所示。
計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖3 30℃標準電阻塊實測發(fā)熱功率-時間曲線


表1 等溫量熱儀恒功率準確性驗證結果

計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案



（2）標準電阻塊變功率產熱


下面我們利用校準裝置模擬電池真實的充放電產熱特征曲線，并進行儀器性能驗證。觀察圖4發(fā)現(xiàn)，儀器測定的產熱功率曲線變化趨勢與恒流源輸出功率曲線幾乎重合，且樣品產熱量的測量誤差小于1.5%，證明BIC-400A電池等溫量熱儀能夠有效表征充放電過程電芯產熱隨SOC變化規(guī)律，并具備優(yōu)異的量熱準確性。
計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

圖4 25℃標準電阻塊放熱功率-時間曲線及恒流源輸出功率-時間曲線對比


表2 等溫量熱儀變功率準確性驗證結果

計量規(guī)范 | 可溯源的電池等溫量熱儀校準方案

注：實驗產熱總熱量1不考慮熱滯后、實驗產熱總熱量2考慮熱滯后。


總結


基于本文提出的電池等溫量熱儀校準方案，可以客觀、有效地評價電池等溫量儀的關鍵性能。仰儀科技參與起草的《動力電池等溫量熱儀校準規(guī)范》已經順利完成評審，即將正式實施。作為行業(yè)的積極推動者，仰儀科技將持續(xù)致力于計量檢測標準的制定和應用，為行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展提供有力支持，以精確、可靠的數(shù)據(jù)為鋰電池行業(yè)保駕護航。