充放電產(chǎn)熱測試實驗準備階段

1. 測試對象選擇

電池類型：明確測試對象（如鋰離子電池、鈉離子電池、固態(tài)電池等），記錄其標稱電壓、容量、內(nèi)阻等參數(shù)。

電池狀態(tài)：確保電池處于健康狀態(tài)（SOH>80%），避免使用老化或存在缺陷的電池。

封裝形式：根據(jù)電池形狀（圓柱、方形、軟包）選擇合適的測試夾具，確保接觸良好且均勻受熱。

2. 測試設備配置

充放電設備：選用高精度電池測試儀，支持恒流（CC）、恒壓（CV）、脈沖等多種充放電模式。

溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

熱電偶/熱電阻：布置于電池表面關鍵位置（如正負極、中心、邊緣），數(shù)量根據(jù)電池尺寸確定（通常3-5點）。

紅外熱像儀：用于非接觸式全局溫度場監(jiān)測，分辨率需≥0.1℃，幀率≥10Hz。

數(shù)據(jù)采集儀：同步記錄電壓、電流、溫度等參數(shù)，采樣頻率≥1Hz。

環(huán)境控制：使用恒溫箱或環(huán)境艙模擬不同溫度條件（如-20℃至60℃），溫度波動≤±0.5℃。

3. 安全防護措施

防爆箱：將電池置于防爆箱內(nèi)，配備泄壓閥和滅火裝置。

絕緣處理：確保測試線纜與電池極柱絕緣，避免短路風險。

應急預案：制定過充、過放、過熱等異常情況的處理流程，配備絕緣手套、滅火器等安全工具。

二、測試執(zhí)行流程

1. 電池預處理

靜置平衡：將電池在測試溫度下靜置2-4小時，使內(nèi)部溫度均勻。

初始容量標定：以0.5C倍率進行一次完整充放電循環(huán)，記錄實際容量。

2. 充放電策略設計

工況選擇：

恒流充放電：設定固定電流（如1C、2C）進行充放電，記錄電壓-時間曲線。

動態(tài)應力測試（DST）：模擬實際使用場景（如加速、減速、怠速），通過變電流工況評估產(chǎn)熱特性。

脈沖測試：施加短時大電流脈沖（如10C/10s），分析瞬態(tài)熱響應。

截止條件：

充電截止電壓：根據(jù)電池類型設定（如三元鋰4.2V，磷酸鐵鋰3.65V）。

放電截止電壓：通常為2.5-3.0V（避免過放）。

溫度保護：當電池表面溫度超過設定閾值（如55℃）時自動終止測試。

3. 產(chǎn)熱數(shù)據(jù)采集

同步觸發(fā)：確保充放電設備、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集儀同步啟動，時間誤差≤10ms。

實時監(jiān)測：

記錄電壓、電流、溫度隨時間變化曲線。

使用紅外熱像儀捕捉電池表面溫度分布，生成熱圖序列。

關鍵參數(shù)提取：

峰值溫度（T_max）：充放電過程中電池表面的最高溫度。

溫升速率（dT/dt）：單位時間內(nèi)溫度變化量，反映產(chǎn)熱強度。

熱平衡時間：從開始充放電到溫度穩(wěn)定所需時間。

三、數(shù)據(jù)分析與建模

1. 產(chǎn)熱計算方法

直接測量法：通過溫度傳感器數(shù)據(jù)計算產(chǎn)熱量（Q = m·c·ΔT，其中m為電池質(zhì)量，c為比熱容）。

電化學熱模型：結合產(chǎn)熱方程，分離可逆熱（熵變）與不可逆熱（極化

2. 熱行為分析

充放電階段對比：分析充電與放電過程的產(chǎn)熱差異（如充電時負極產(chǎn)熱更顯著）。

倍率影響：繪制產(chǎn)熱量與充放電倍率（C-rate）的關系曲線，評估高倍率下的熱失控風險。

溫度分布均勻性：通過紅外熱像儀數(shù)據(jù)計算溫度標準差，評估電池內(nèi)部熱管理效果。

3. 熱模型驗證

有限元仿真（FEA）：使用軟件建立電池三維熱模型，輸入材料參數(shù)（導熱系數(shù)、比熱容）和邊界條件（對流換熱系數(shù)）。

模型校準：將仿真結果與實驗數(shù)據(jù)對比，調(diào)整模型參數(shù)（如接觸熱阻）以提高精度。