在鋰電池充放電過程中，會產生熱量。如果熱量不能及時有效地傳導出去，會導致電池內部溫度升高。過高的溫度會加速電池內部的副反應，例如固體電解質界面（SEI）膜的分解、電解液的分解等，從而降低電池的充放電效率、縮短電池壽命，甚至引發安全問題。良好的導熱性能有助于維持電池在合適的工作溫度范圍內，保障其性能的穩定發揮。
熱失控是鋰電池面臨的嚴重安全隱患之一。當電池局部溫度過高且熱量快速積聚時，可能引發一系列連鎖反應，如正負極材料與電解液的劇烈反應，產生大量氣體和熱量，最終導致電池起火、爆炸。了解鋰電池的導熱系數，能夠幫助設計更合理的散熱措施，降低熱失控的風險，提高電池使用的安全性。
鋰電池導熱系數測試方法：
（一）穩態法
1.熱板法
熱板法是一種常用的穩態測試方法。其原理是在樣品的兩側分別設置一個加熱板和一個冷卻板，當系統達到穩態時，通過測量熱板和冷板的溫度、熱流密度等參數，根據傅里葉定律計算導熱系數。對于鋰電池測試，需要將電池樣品制備成合適的形狀，放置在熱板和冷板之間，并確保良好的接觸。然而，這種方法對于鋰電池而言存在一定挑戰，因為鋰電池內部結構復雜，且需要避免在測試過程中對電池結構和性能造成破壞。
2.護熱平板法
護熱平板法是在熱板法的基礎上改進而來。它通過在加熱板周圍設置護熱裝置，減少熱量的側向散失，提高測量精度。在測試鋰電池時，可以更準確地測量電池內部材料的導熱情況，但同樣需要對樣品制備和測試條件進行精細控制，以保證測量結果的可靠性。
（二）非穩態法
1.熱線法
熱線法是基于在樣品中插入一根熱線，當熱線通過電流發熱時，測量熱線溫度隨時間的變化。根據熱傳導理論，通過分析溫度變化曲線來計算導熱系數。這種方法的優點是測試速度快，對樣品形狀要求相對較低。對于鋰電池，可以將熱線插入電池內部或在電池表面進行測量，但需要考慮熱線與電池材料之間的接觸熱阻以及對電池可能產生的影響。
2.激光閃射法
激光閃射法利用高能量脈沖激光束照射在樣品表面，使樣品表面瞬間升溫，然后通過測量樣品背面溫度隨時間的變化來計算導熱系數。這種方法具有非接觸、測量速度快等優點。在鋰電池測試中，可以避免對電池的物理接觸破壞，但對于電池材料的光學性質和表面狀況有一定要求，例如需要保證電池表面平整、光潔，以獲得準確的測試結果。
鋰電池導熱系數測試過程中的注意事項：
（一）溫度控制
在整個測試過程中，要精確控制測試環境的溫度。因為溫度對鋰電池材料的導熱性能有一定影響，不同溫度下，電池材料的熱導率可能會發生變化。一般需要在恒溫環境下進行測試，并且要對溫度傳感器進行校準，確保溫度測量的準確性。
（二）接觸熱阻
無論是穩態法還是非穩態法，樣品與測試設備之間的接觸熱阻都可能對測試結果產生較大影響。在安裝樣品時，要采取措施減小接觸熱阻，例如使用導熱性能良好的導熱膏或通過適當的壓力保證緊密接觸。對于鋰電池，由于其材料的特殊性，更要注意接觸熱阻的控制，避免因接觸不良導致測量結果偏差過大。
（三）測試重復性
為了保證測試結果的可靠性，需要進行多次重復測試。每次測試前要檢查測試設備和樣品的狀態，確保測試條件的一致性。對于不同批次的鋰電池樣品，也要進行對比測試，以分析電池生產過程中的差異對導熱系數的影響。
更新時間：2024-11-13
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