本文利用BIC-400A电池等温量热仪测量锂离子电池充放电过程中产热行为,并研究了不同正极材料、工作温度和充放电倍率对电池产热量和产热速率的影响。所获得数据与结论可作为电池热管理设计的重要参考。
前言
锂离子电池安全性和性能保持是目前行业和用户最关心的两大主题。电池工作温度是影响锂电池性能与安全的关键因素,例如,低温下内阻增大,电池容量下降,极端条件下电解液甚至发生冻结导致无法放电;高温下同样会引起电池性能下降,同时可能致使电池发生热失控,引起电池燃烧甚至爆炸[1]。
因此,电池热管理系统(BTMS)是电池管理系统(BMS)的核心功能,可通过导热介质、测控单元以及温控设备构成闭环调节系统,使电池始终工作在合适的温度范围内。对于优秀的BTMS,其设计与优化离不开电池充放电产热等基础数据的支撑。
锂电池充放电总热量(Qt)主要包括以下分量:1.电极反应焓变(Qr);2.极化热(电极极化与浓差极化)(Qp);3.不可逆副反应热(Qs);4.焦耳热(QJ)。其中1为可逆分量,2-4为不可逆分量[2]。
本文选取典型锂电池样品,通过等温量热仪研究了不同材料体系、不同温度和不同充放电倍率下的电池吸放热行为。
实验部分
电池样品:NCR(2600mAh)、NCM(3200mAh)、ICR(2600mAh)、LFR(1100mAh)四种18650电池、LFP方形电池(35Ah)、NCM软包电池(50Ah)。
实验仪器:杭州仰仪科技有限公司BIC-400A等温量热仪、电池充放电设备;
实验模式:等温量热模式;
实验方法:恒流恒压充电、恒流放电;
等温目标温度与热沉间温差:3℃;
记录频率:1Hz;
加热器通道:2路;
传感器通道:2路。
实验结果
不同正极材料电池充放电产热功率
图1 不同正极材料18650电池(a)充电与(b)放电过程产热功率变化
2. 不同温度下电池充放电产热功率
3. 不同充放电倍率电池充放电产热功率
实验结论
利用BIC-400A等温量热仪可以准确测量不同工况下电池充放电产热功率与产热量变化,帮助研发人员深入理解和研究电池充放电产热机理与特征, 并为电池热管理提供重要支撑性数据。
[1] 王峰,李茂德.电池热效应分析[J].电源技术,2010,34(3):288-291.
[2] Noboru Sato. [J]. Thermal behavior analysis of lithium-ion batteries for electric and hybrid vehicles. Journal of Power Sources, 99 (2001):70-77.
[3] 李慧芳,黄家剑,李飞,高俊奎.锂离子电池在充放电过程中的产热研究[J].电源技术,2015,39(07):1390-1393+1481.
更多
可溯源的电池等温量热仪校准方案
厂商
2024.07.18
活动邀请|第四届锂离子电池热测试主题研讨会
厂商
2024.06.03
仰仪科技成功获批国家级博士后科研工作站!
厂商
2024.05.24
电池绝热量热仪的黄金标准:可溯源的电池绝热量热仪校准方案
厂商
2024.05.11