加熱絲輔助溫差基線(xiàn)實(shí)驗優(yōu)化方案，讓電池熱特征參數獲取更快捷

本文開(kāi)發(fā)了加熱絲輔助加熱溫差基線(xiàn)實(shí)驗方案，顯著(zhù)降低了溫差基線(xiàn)校準的實(shí)驗耗時(shí)，提高了測試效率，同時(shí)通過(guò)校準驗證證明了優(yōu)化方案的有效性。

要點(diǎn)回顧

電池絕熱量熱儀是測試鋰電池絕熱熱失控特性的主要儀器，為獲得最準確和有效的測試數據，完整的測試流程包括樣品準備、溫差基線(xiàn)校準、校準驗證和電池測試四個(gè)步驟。其中溫差基線(xiàn)校準能夠確保儀器的絕熱性能，是提高儀器檢測靈敏度和準確性的重要操作步驟。

正常使用情況下，溫度基線(xiàn)校準每?jì)蓚€(gè)月進(jìn)行一次即可，重復進(jìn)行校準的必要性主要體現在以下兩個(gè)方面：
1、測溫熱電偶長(cháng)期受到高溫沖擊會(huì )逐漸出現溫度漂移；
2、尺寸差異過(guò)大的樣品在量熱腔內部所處的溫度場(chǎng)明顯變化。
另外，若出現溫度傳感器或保溫棉等零配件更換的情況，同樣需要重新進(jìn)行溫差基線(xiàn)校準實(shí)驗。
校準實(shí)驗所需時(shí)長(cháng)與樣品質(zhì)量相關(guān)。280Ah磷酸鐵鋰電芯等大型電芯所需時(shí)間較長(cháng)，可能達到3-5天甚至1周以上，極大拖延了實(shí)驗進(jìn)度?；谏鲜鰡?wèn)題，本文提出加熱絲輔助加熱的溫差基線(xiàn)實(shí)驗方案，在樣品表面纏繞加熱絲，并利用加熱絲加熱縮短樣品升溫時(shí)間，能夠大幅降低溫差基線(xiàn)實(shí)驗時(shí)長(cháng)，顯著(zhù)提升實(shí)驗效率。

實(shí)驗部分

1.樣品準備

圖1 選擇的典型電芯樣品

2.實(shí)驗過(guò)程

（3）校準文件驗證：選擇“HWS”模式，進(jìn)行鋁塊HWS臺階升溫實(shí)驗，計算每個(gè)臺階樣品溫升速率，驗證校準文件的有效性。

圖2 制樣/裝樣示意圖與實(shí)物照片

實(shí)驗結果

如圖3所示，對比兩種溫差基線(xiàn)實(shí)驗得到的溫升曲線(xiàn)，可以發(fā)現常規實(shí)驗模式下樣品在量熱腔內通過(guò)對流、傳導等方式升溫較慢，升溫階段占用了大部分實(shí)驗時(shí)間。而通過(guò)加熱絲輔助加熱的方式能夠強制提高樣品溫升速率。

圖3 #1(a,b)和#2(c,d)樣品常規溫差基線(xiàn)(a,c)和加熱絲輔助加熱溫差基線(xiàn)(b,d)實(shí)驗溫升曲線(xiàn)對比

根據表1，優(yōu)化后1號和2號樣品溫升曲線(xiàn)的單臺階時(shí)間僅為優(yōu)化前的15.8%和41.4%，對于大質(zhì)量的樣品提升效果尤為顯著(zhù)。在優(yōu)化后，兩個(gè)樣品的單臺階時(shí)長(cháng)均為110min~120min，而一般溫差基線(xiàn)實(shí)驗需要跑6~10個(gè)臺階，因此大部分樣品均可在1天內完成實(shí)驗，大幅提高了溫差基線(xiàn)實(shí)驗的效率。

隨后，利用HWS模式驗證加熱絲輔助加熱方案得到的校準文件的有效性。如圖4所示，HWS溫升曲線(xiàn)各溫度臺階的溫升速率均處于-0.005~0.005℃/min的有效范圍內，校準后儀器的絕熱性能良好，證明本優(yōu)化方案在提高實(shí)驗效率的同時(shí)未損失校準精度。

圖4 #1(a,b)和#2(c,d)樣品加熱絲輔助加熱溫差基線(xiàn)校準結果驗證

結論

加熱絲輔助加熱的溫差基線(xiàn)實(shí)驗方案能夠大幅提高實(shí)驗效率，尤其對于大質(zhì)量樣品的優(yōu)化效果尤為顯著(zhù)，可降低用戶(hù)進(jìn)行校準的時(shí)間成本和顧慮。