图2 锂电池非均质等效模型
2）测试方法
核心思想：模拟电池工作时电芯自发热，并向壳体及冷板散热的过程。壳体的散热速率取决于芯体导热系数与接触热阻，可通过观测壳体温度分布及动态变化计算待测热参数。
如图3a所示，实验主要分为“储热”和“放热”两个阶段。
（1）储热阶段：将电池放置于温度为T0的恒温环境中，直至样品达到热平衡；
（2）放热阶段：开启冷板内冷却水，使壳体冷却面温度从T0阶跃变化为T1（T1<T0）, 同时利用红外热像仪记录电池外壳最大面温度场演变过程（如图3b）。
将热像仪记录的空间与时间分布的温度数据输入非均质传热模型进行反演，可计算得到方形锂电池的4个热参数（kin、kcr、htcx、htcz）。另外，利用上述参数，并基于仿真结果设定均质模型等效评估条件，也可以计算得到方形电池等效面向导热系数kin-uni与等效纵向导热系数kcr-uni。
图3 (a)测量系统结构示意图; (b)电池最大面温度场演变过程示意图
3、测试案例
以国内某厂家提供的方形锂电池作为样品，按上文所述方法对试样进行测试，实验结果如图4所示。
图4 (a)方形锂电池样品；(b)非均质传热模型仿真与测试温度预测误差；(c- f)电池热参数误差曲线与测试结果
根据反演结果，该方形电池kin =17.4 W/(mK)、kcr=0.61 W/(mK)、htcx=1269 W/(m2K)、htc=584 W/(m2K), 同时误差曲线表明本次反演方法对上述4个参数的灵敏度均较好，未出现明显的彼此抵消影响问题（图4c-f）；另一方面，根据预测误差结果（图4b），电池在10分钟冷却过程中纵向温度分布的均方根误差小于0.2℃，且大部分区域实时误差在0.2℃之内，表明测得参数的准确性较高。
4、结论
本文简要介绍了“储热-释放”两状态法在方形电池热参数测试中的应用。本方法能够填补该测试领域的行业空白，促进新能源汽车、储能等行业锂电池热管理与安全设计技术的发展。
2S热物性分析仪-TCA 2SC
