加熱絲輔助溫差基線實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方案，讓電池?zé)崽卣鲄?shù)獲取更快捷

本文開發(fā)了加熱絲輔助加熱溫差基線實(shí)驗(yàn)方案，顯著降低了溫差基線校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)耗時，提高了測試效率，同時通過校準(zhǔn)驗(yàn)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(zhǔn)確和有效的測試數(shù)據(jù)，完整的測試流程包括樣品準(zhǔn)備、溫差基線校準(zhǔn)、校準(zhǔn)驗(yàn)證和電池測試四個步驟。其中溫差基線校準(zhǔn)能夠確保儀器的絕熱性能，是提高儀器檢測靈敏度和準(zhǔn)確性的重要操作步驟。

正常使用情況下，溫度基線校準(zhǔn)每兩個月進(jìn)行一次即可，重復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)的必要性主要體現(xiàn)在以下兩個方面：
1、測溫?zé)犭娕奸L期受到高溫沖擊會逐漸出現(xiàn)溫度漂移；
2、尺寸差異過大的樣品在量熱腔內(nèi)部所處的溫度場明顯變化。
另外，若出現(xiàn)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)行溫差基線校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。
校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)所需時長與樣品質(zhì)量相關(guān)。280Ah磷酸鐵鋰電芯等大型電芯所需時間較長，可能達(dá)到3-5天甚至1周以上，極大拖延了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度?；谏鲜鰡栴}，本文提出加熱絲輔助加熱的溫差基線實(shí)驗(yàn)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間，能夠大幅降低溫差基線實(shí)驗(yàn)時長，顯著提升實(shí)驗(yàn)效率。

實(shí)驗(yàn)部分

1.樣品準(zhǔn)備

圖1 選擇的典型電芯樣品

2.實(shí)驗(yàn)過程

（3）校準(zhǔn)文件驗(yàn)證：選擇“HWS”模式，進(jìn)行鋁塊HWS臺階升溫實(shí)驗(yàn)，計(jì)算每個臺階樣品溫升速率，驗(yàn)證校準(zhǔn)文件的有效性。

圖2 制樣/裝樣示意圖與實(shí)物照片

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如圖3所示，對比兩種溫差基線實(shí)驗(yàn)得到的溫升曲線，可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较聵悠吩诹繜崆粌?nèi)通過對流、傳導(dǎo)等方式升溫較慢，升溫階段占用了大部分實(shí)驗(yàn)時間。而通過加熱絲輔助加熱的方式能夠強(qiáng)制提高樣品溫升速率。

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

根據(jù)表1，優(yōu)化后1號和2號樣品溫升曲線的單臺階時間僅為優(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。在優(yōu)化后，兩個樣品的單臺階時長均為110min~120min，而一般溫差基線實(shí)驗(yàn)需要跑6~10個臺階，因此大部分樣品均可在1天內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，大幅提高了溫差基線實(shí)驗(yàn)的效率。

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

圖4 #1(a,b)和#2(c,d)樣品加熱絲輔助加熱溫差基線校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證

結(jié)論

加熱絲輔助加熱的溫差基線實(shí)驗(yàn)方案能夠大幅提高實(shí)驗(yàn)效率，尤其對于大質(zhì)量樣品的優(yōu)化效果尤為顯著，可降低用戶進(jìn)行校準(zhǔn)的時間成本和顧慮。