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计量规范 | 可溯源的电池等温量热仪校准方案

时间：2024-07-19 阅读：801

前沿

锂电池充放电过程中会产生大量热量，使其内部温度上升直接影响锂电池的性能与寿命，温度过高甚至会导致电池热失控，引发安全事故。因此，对充放电产热进行研究，并以此为基础开展锂电池热仿真模拟，对于提高锂电池安全性十分重要。

电池等温量热仪与电池绝热量热仪是测定电池充放电产热的主流仪器。在《对比等温量热及绝热量热用于锂电池充放电产热测量》一文中，我们简述了电池绝热量热仪和电池等温量热仪的测量原理与优劣势。那么怎样保证仪器测量的准确性呢？在《电池绝热量热仪的黄金标准》一文中，我们已介绍了一种可溯源的电池绝热量热仪校准方案。而基于同样的原理，该方法也同样可以运用于电池等温量热仪的准确性验证。

这是一种基于焦耳热发生技术的电池等温量热仪校准方案，该方案具有可溯源、精度高、易操作、无损伤、低成本等特点，同样有望发展成为电池等温量热仪的校准规范。

图1 BIC-400A电池等温量热仪

方案介绍

本方案利用标准电阻块（内置加热管的金属块）作为标定器（如图2所示），并通过程控电源调节电阻块的产热功率，从而对锂电池充放电产热过程进行等效模拟。

图2 电池等温量热仪校准装置示意图

恒流源控制电阻块输出恒定功率或者程序改变功率输出(参考电池真实充放电产热曲线)，随后将测量值与输入值进行对比，获得仪器测量准确性验证结果。

验证结果

（1）标准电阻块恒功率产热

如图3所示，恒流源输出恒定功率，等待曲线平稳后计算仪器测定功率与恒流源输出功率之间的差值，计算可得测量误差为0.87%，符合仪器1%的精度要求，结果如表1所示。

图3 30℃标准电阻块实测发热功率-时间曲线

表1 等温量热仪恒功率准确性验证结果

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（2）标准电阻块变功率产热

下面我们利用校准装置模拟电池真实的充放电产热特征曲线，并进行仪器性能验证。观察图4发现，仪器测定的产热功率曲线变化趋势与恒流源输出功率曲线几乎重合，且样品产热量的测量误差小于1.5%，证明BIC-400A电池等温量热仪能够有效表征充放电过程电芯产热随SOC变化规律，并具备优异的量热准确性。

图4 25℃标准电阻块放热功率-时间曲线及恒流源输出功率-时间曲线对比

表2 等温量热仪变功率准确性验证结果

注：实验产热总热量1不考虑热滞后、实验产热总热量2考虑热滞后。

总结

基于本文提出的电池等温量热仪校准方案，可以客观、有效地评价电池等温量仪的关键性能。仰仪科技参与起草的《动力电池等温量热仪校准规范》已经顺利完成评审，即将正式实施。作为行业的积极推动者，仰仪科技将持续致力于计量检测标准的制定和应用，为行业的规范化发展提供有力支持，以精确、可靠的数据为锂电池行业保驾护航。