基于紅外熱成像技術(shù)的軟包鋰電池?zé)崽匦苑治?/h1>
2020-11-09 03:36:18李君，付瑩，于鋒，劉藝
科學(xué)技術(shù)與工程 2020年27期
李 君， 付 瑩， 于 鋒， 劉 藝
(吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長春 130022)
能源消耗逐年攀升，排放法規(guī)日益嚴(yán)苛，以及國家政策地積極推動(dòng)，促使新能源汽車發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，其中電動(dòng)車的銷量最為搶眼，截至2019年6月，電動(dòng)車銷售量幾乎占據(jù)了新能源汽車全部的銷量[1-2]。鋰離子電池作為電動(dòng)車的心臟，熱特性是鋰離子電池研究過程中主要關(guān)心的問題，熱特性不僅關(guān)系到電池本身性能的發(fā)揮，同時(shí)也關(guān)乎著整車的動(dòng)力性及安全性，關(guān)于熱特性的影響因素有很多，例如系統(tǒng)短路、環(huán)境溫度惡劣等，這些因素會(huì)導(dǎo)致電池表面熱穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池?zé)崾Э厣踔翈砀訃?yán)重的后果。研究鋰離子電池?zé)崽匦詿o論是對鋰離子電池本體的優(yōu)化，還是對整車系統(tǒng)安全性動(dòng)力性續(xù)航性都有重要意義[3-7]。鋰離子電池在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，很多學(xué)者對鋰離子電池進(jìn)行相關(guān)研究，文獻(xiàn)[8-10]以圓柱形電池為研究對象，利用仿真和試驗(yàn)的手段分別研究了冷卻結(jié)構(gòu)和某些電池參數(shù)指標(biāo)對電池表面溫升的影響，利用仿真可視化云圖以及測溫儀來獲得電池表面溫度數(shù)值，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)可以對電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以及預(yù)測電池表面溫度變化，文獻(xiàn)[11-12]分別以方形鋰離子電池單體和電池組作為研究對象，運(yùn)用仿真手段，對電池表面溫度場進(jìn)行可視化分析，獲得單體電池在熱失控下電池整體性能數(shù)據(jù)，為電池保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)提供參數(shù)支持，對電池組溫度場仿真，為建立動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)提供了技術(shù)參數(shù)的支持。綜上鋰電池?zé)崽匦缘难芯渴谴蠹抑饕P(guān)注的焦點(diǎn)，以軟包三元鋰電池為研究對象，使用紅外熱像儀監(jiān)測電池在不同工作狀態(tài)下電池表面溫度變化情況，探究軟包三元鋰電池的熱特性。軟包電池相比于圓柱形和方形電池體積更加纖薄可控，能量密度更高，這也比較符合中國新能源車市場的發(fā)展趨勢。紅外熱成像測試方法相比于傳統(tǒng)接觸式熱電偶測量電池表面溫度的方法，它具有響應(yīng)快、測溫范圍寬、測溫精度高、測溫結(jié)果形象直觀等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中通過控制電池不同放電倍率，環(huán)境溫度等因素模擬電池在不同工作狀態(tài)時(shí)電池表面溫度變化情況[13]，以期為熱管理系統(tǒng)優(yōu)化，單體性能的開發(fā)提供參數(shù)指導(dǎo)。
1 試驗(yàn)系統(tǒng)及方案
1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)介紹
紅外熱成像測試鋰離子電池溫度場試驗(yàn)平臺(tái)如圖1所示，平臺(tái)包括三元鋰離子軟包電池、紅外熱成像儀、充電機(jī)、直流負(fù)載、恒溫箱、參數(shù)采集卡、工控機(jī)等器材，其中電池的基本尺寸參數(shù)如表1紅外熱成像儀采用的是FOTRIC225科研型，所測波長范圍為8～14 μm，測溫范圍-20～350 ℃，所測溫度精度0.1 ℃，像素320×240,視場角(FOV)24°×18°續(xù)航長達(dá)10 h以上，；實(shí)驗(yàn)采用充電機(jī)為Chroma62012P-40-120型號(hào)，該款直流電源可以編程，輸出的電壓范圍0～600 V，輸出的電流范圍0～120 A, 可以多檔位功率輸出，補(bǔ)償電壓可以達(dá)5 V，可以使用Labview或者labwindows控制驅(qū)動(dòng)程序；實(shí)驗(yàn)采用Chroma63206E-600-420型號(hào)直流負(fù)載，它具有可編程的特點(diǎn)，輸出的電壓范圍0～150 V，輸出的電流范圍0～600 A，測試精度高，支持多種工作模式；恒溫箱是自制的箱內(nèi)設(shè)有冷板以及四組散熱器與風(fēng)扇，箱外接有大小恒溫水槽以保證箱內(nèi)溫度恒定；工控機(jī)連接有電池測試系統(tǒng)及可視化測試終端，可視化終端專用軟件是AnalyzeIR和MATLAB，可以將所得圖像影像進(jìn)行轉(zhuǎn)化可批量生成報(bào)告；參數(shù)采集卡可以讀取溫度、電流、電壓數(shù)值。
圖1 電池實(shí)驗(yàn)搭建成果圖Fig.1 Battery module construction diagram
表1 電池基本參數(shù)
1.2 試驗(yàn)方案
為了減少紅外反射以及保證統(tǒng)一的發(fā)射率，因此要在實(shí)驗(yàn)之前采用116槍式模型空氣噴筆，在電池表面均勻噴涂一層黑漆，圖2(a)是116槍式模型噴筆，圖2(b)為從英國Hallcrest公司購置的黑漆，為保證統(tǒng)一的發(fā)射率即為1.0，需要在電池表面均勻地噴涂黑色底漆，圖3為噴涂黑漆的鋰離子電池單體。之后對紅外熱像儀校準(zhǔn)標(biāo)定，表2是熱成像儀與黑體對比擬合參數(shù)表，結(jié)果表明熱成像儀的測量誤差在-0.1～0.2 ℃。進(jìn)行電池表面溫度場監(jiān)測時(shí)需要在電池表面及電池所接觸的環(huán)境中布置監(jiān)測點(diǎn)如圖4所示，其中值得注意的是兩極監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在正負(fù)極邊緣以內(nèi)5 mm的位置。在恒溫箱上面設(shè)置具邊長為1 000 mm的方形封閉架子，架子中間設(shè)置有方形開口，紅外熱像儀嵌放在方形開口處，恒溫箱上表面設(shè)有43 cm×31 cm的開口，便于紅外熱成像儀拍攝電池表面溫度的變化。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)設(shè)置充電機(jī)充電截止電壓為4.2 V，充電電流為36.5 A，充電截止電流為2.0 A，由直流負(fù)載進(jìn)行恒流放電控制，連接紅外熱成像儀，將它設(shè)置成自動(dòng)調(diào)焦模式，錄像頻率為 5.0 f/s，啟動(dòng)工控機(jī)打開 AnalyzIR 軟件，利用Labview中的程序與采集卡相配合，對實(shí)驗(yàn)數(shù)進(jìn)行記錄和保存。
圖2 116槍式模型噴筆和黑漆Fig.2 116 gun model airbrush and black primer
圖3 噴涂了黑漆的電池表面Fig.3 Black painted battery surface
表2 黑體與紅外熱像儀采集溫度對比
圖4 電池表面監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置Fig.4 Battery surface monitoring point setting
為探究三元鋰離子軟包電池在不同工作狀態(tài)下熱特性設(shè)計(jì)了如下方案：①首先利用紅外熱成像儀測量了電池在25 ℃、1 C情況下電池表面溫度變化情況；②25 ℃是企業(yè)最為關(guān)心的一種條件，在25 ℃時(shí)以不同夾持方式分別進(jìn)行1/4 、1/2、3/4、1 C放電記錄監(jiān)測點(diǎn)溫升情況；③保持恒溫箱處于不同環(huán)境溫度下，測量監(jiān)測點(diǎn)溫升情況。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
2.1 紅外熱像儀溫度場測試
利用紅外熱像儀測量溫度做了很多試驗(yàn)，現(xiàn)用25 ℃、1 C放電情況下為例，進(jìn)行說明軟包電池表面溫升狀況。圖5為溫度標(biāo)尺，圖6為利用紅外熱成像儀測得的電池表面溫度變化紅外熱像成像圖。在圖中可以看出放電開始時(shí)，正極的溫度最先發(fā)生變化，隨著時(shí)間推移溫度逐漸升高，溫度升高的區(qū)域面積逐步擴(kuò)增到整個(gè)電池表面，正極溫度由24.0 ℃到30.2 ℃，溫升的方向由正極開始向負(fù)極區(qū)域移動(dòng)，在30.2 ℃之后結(jié)束放電之前，電池表面溫升從電池體中部開始向兩極發(fā)展，直至整個(gè)電池表面溫度均勻分布。放電結(jié)束時(shí)兩極的溫度為：正極31.9 ℃、負(fù)極31.6 ℃正極溫度略高于負(fù)極，電池體中部33.1 ℃。 放電結(jié)束后電池兩極溫度先降低，溫度降低的趨勢由兩極向電池體中部發(fā)展，直至電池表面溫度恢復(fù)本態(tài)。
圖5 溫度標(biāo)尺Fig.5 Temperature scale
圖6 Medical調(diào)色板顯示25 ℃下1 C放電電池表面溫度分布Fig.6 Medical palette shows surface temperature distribution of 1 C discharge cell at 25 ℃
2.2 放電倍率、夾持方式對觀測點(diǎn)溫升的影響
結(jié)合圖7與表3可知，在放電條件下，溫升隨著放電倍率的增加而升高，1 C時(shí)以黃銅片夾持升高的溫度最大為8.2 ℃；以導(dǎo)電夾的方式夾持最高升溫可達(dá)28.9 ℃，所以導(dǎo)電夾的方式夾持極耳，不利于電池表面散熱。
2.3 不同環(huán)境溫度對觀測點(diǎn)溫升的影響
結(jié)合圖8、表4可以得出：環(huán)境溫度為20、25 ℃電池溫升平穩(wěn)變化均勻。環(huán)境溫度為25 ℃時(shí)電池表面平均溫升最小，其值為8.1 ℃,環(huán)境溫度為15 ℃時(shí)電池表面平均溫升最大，其值可達(dá)26.5 ℃。從35、15 ℃曲線(圖8)可以看出，電池前期生熱量大溫度上升快，是因?yàn)榄h(huán)境溫度過高不利于電池表面散熱，溫度過低會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)電解液黏度過低，鋰離子遷移阻抗變大，致使產(chǎn)熱量增多。
圖7 25 ℃，1/4、1/2、3/4、1 C放電正極、負(fù)極、電池體溫度變化對比Fig.7 1/4, 1/2, 3/4, 1 C discharge positive, negative, battery body temperature change comparison under 25 ℃
圖8 15、20、25、35 ℃，1 C放電正極、負(fù)極、電池體溫度變化對比Fig.8 Comparison of temperature rise of positive, negative and battery bodies at 15, 20, 25, 35 ℃ with 1 C discharge
表3 25 ℃下不同放電倍率的電池表面平均溫升變化對比Table 3 Comparison of battery surface temperature change with different discharge rate under 25 ℃
表4 15、20、25、35 ℃,1 C放電電池表面平均溫升
3 結(jié)論
為探究鋰離子電池放電時(shí)的熱特性，現(xiàn)以容量為43 A·h三元鋰離子軟包電池為研究對象利用非接觸式方法與可視化手段相結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)論。
(1)25 ℃、1 C放電條件下正極極耳處溫度最先升高，隨著時(shí)間的推移，電池體中部溫度逐漸升高，溫度升高所影響的面積越來越大直至整個(gè)電池表面發(fā)生溫度變化，1 h后溫度出現(xiàn)峰值，電池表面最大溫度為33.1 ℃。放電1 h為電池的溫度最高的敏感時(shí)期，對此應(yīng)加以重視，在熱管理系統(tǒng)中加強(qiáng)控制監(jiān)測策略。
(2)隨著放電倍率的逐漸增大，放熱量也逐漸增多，導(dǎo)電夾的夾持方式會(huì)導(dǎo)致溫升加劇，為熱管理設(shè)計(jì)提供新的參數(shù)支持。
(3)環(huán)境溫度過高與過低都不利于電池表面散熱，20～25 ℃是該電池的最佳工作溫度。若環(huán)境溫度不在這個(gè)適宜范圍內(nèi)，則要考慮調(diào)整冷卻系統(tǒng)以確保電池保持在最佳的工作狀態(tài)。
李 君， 付 瑩， 于 鋒， 劉 藝
(吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長春 130022)
能源消耗逐年攀升，排放法規(guī)日益嚴(yán)苛，以及國家政策地積極推動(dòng)，促使新能源汽車發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，其中電動(dòng)車的銷量最為搶眼，截至2019年6月，電動(dòng)車銷售量幾乎占據(jù)了新能源汽車全部的銷量[1-2]。鋰離子電池作為電動(dòng)車的心臟，熱特性是鋰離子電池研究過程中主要關(guān)心的問題，熱特性不僅關(guān)系到電池本身性能的發(fā)揮，同時(shí)也關(guān)乎著整車的動(dòng)力性及安全性，關(guān)于熱特性的影響因素有很多，例如系統(tǒng)短路、環(huán)境溫度惡劣等，這些因素會(huì)導(dǎo)致電池表面熱穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池?zé)崾Э厣踔翈砀訃?yán)重的后果。研究鋰離子電池?zé)崽匦詿o論是對鋰離子電池本體的優(yōu)化，還是對整車系統(tǒng)安全性動(dòng)力性續(xù)航性都有重要意義[3-7]。鋰離子電池在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，很多學(xué)者對鋰離子電池進(jìn)行相關(guān)研究，文獻(xiàn)[8-10]以圓柱形電池為研究對象，利用仿真和試驗(yàn)的手段分別研究了冷卻結(jié)構(gòu)和某些電池參數(shù)指標(biāo)對電池表面溫升的影響，利用仿真可視化云圖以及測溫儀來獲得電池表面溫度數(shù)值，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)可以對電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以及預(yù)測電池表面溫度變化，文獻(xiàn)[11-12]分別以方形鋰離子電池單體和電池組作為研究對象，運(yùn)用仿真手段，對電池表面溫度場進(jìn)行可視化分析，獲得單體電池在熱失控下電池整體性能數(shù)據(jù)，為電池保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)提供參數(shù)支持，對電池組溫度場仿真，為建立動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)提供了技術(shù)參數(shù)的支持。綜上鋰電池?zé)崽匦缘难芯渴谴蠹抑饕P(guān)注的焦點(diǎn)，以軟包三元鋰電池為研究對象，使用紅外熱像儀監(jiān)測電池在不同工作狀態(tài)下電池表面溫度變化情況，探究軟包三元鋰電池的熱特性。軟包電池相比于圓柱形和方形電池體積更加纖薄可控，能量密度更高，這也比較符合中國新能源車市場的發(fā)展趨勢。紅外熱成像測試方法相比于傳統(tǒng)接觸式熱電偶測量電池表面溫度的方法，它具有響應(yīng)快、測溫范圍寬、測溫精度高、測溫結(jié)果形象直觀等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中通過控制電池不同放電倍率，環(huán)境溫度等因素模擬電池在不同工作狀態(tài)時(shí)電池表面溫度變化情況[13]，以期為熱管理系統(tǒng)優(yōu)化，單體性能的開發(fā)提供參數(shù)指導(dǎo)。
1 試驗(yàn)系統(tǒng)及方案
1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)介紹
紅外熱成像測試鋰離子電池溫度場試驗(yàn)平臺(tái)如圖1所示，平臺(tái)包括三元鋰離子軟包電池、紅外熱成像儀、充電機(jī)、直流負(fù)載、恒溫箱、參數(shù)采集卡、工控機(jī)等器材，其中電池的基本尺寸參數(shù)如表1紅外熱成像儀采用的是FOTRIC225科研型，所測波長范圍為8～14 μm，測溫范圍-20～350 ℃，所測溫度精度0.1 ℃，像素320×240,視場角(FOV)24°×18°續(xù)航長達(dá)10 h以上，；實(shí)驗(yàn)采用充電機(jī)為Chroma62012P-40-120型號(hào)，該款直流電源可以編程，輸出的電壓范圍0～600 V，輸出的電流范圍0～120 A, 可以多檔位功率輸出，補(bǔ)償電壓可以達(dá)5 V，可以使用Labview或者labwindows控制驅(qū)動(dòng)程序；實(shí)驗(yàn)采用Chroma63206E-600-420型號(hào)直流負(fù)載，它具有可編程的特點(diǎn)，輸出的電壓范圍0～150 V，輸出的電流范圍0～600 A，測試精度高，支持多種工作模式；恒溫箱是自制的箱內(nèi)設(shè)有冷板以及四組散熱器與風(fēng)扇，箱外接有大小恒溫水槽以保證箱內(nèi)溫度恒定；工控機(jī)連接有電池測試系統(tǒng)及可視化測試終端，可視化終端專用軟件是AnalyzeIR和MATLAB，可以將所得圖像影像進(jìn)行轉(zhuǎn)化可批量生成報(bào)告；參數(shù)采集卡可以讀取溫度、電流、電壓數(shù)值。
圖1 電池實(shí)驗(yàn)搭建成果圖Fig.1 Battery module construction diagram
表1 電池基本參數(shù)
1.2 試驗(yàn)方案
為了減少紅外反射以及保證統(tǒng)一的發(fā)射率，因此要在實(shí)驗(yàn)之前采用116槍式模型空氣噴筆，在電池表面均勻噴涂一層黑漆，圖2(a)是116槍式模型噴筆，圖2(b)為從英國Hallcrest公司購置的黑漆，為保證統(tǒng)一的發(fā)射率即為1.0，需要在電池表面均勻地噴涂黑色底漆，圖3為噴涂黑漆的鋰離子電池單體。之后對紅外熱像儀校準(zhǔn)標(biāo)定，表2是熱成像儀與黑體對比擬合參數(shù)表，結(jié)果表明熱成像儀的測量誤差在-0.1～0.2 ℃。進(jìn)行電池表面溫度場監(jiān)測時(shí)需要在電池表面及電池所接觸的環(huán)境中布置監(jiān)測點(diǎn)如圖4所示，其中值得注意的是兩極監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在正負(fù)極邊緣以內(nèi)5 mm的位置。在恒溫箱上面設(shè)置具邊長為1 000 mm的方形封閉架子，架子中間設(shè)置有方形開口，紅外熱像儀嵌放在方形開口處，恒溫箱上表面設(shè)有43 cm×31 cm的開口，便于紅外熱成像儀拍攝電池表面溫度的變化。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)設(shè)置充電機(jī)充電截止電壓為4.2 V，充電電流為36.5 A，充電截止電流為2.0 A，由直流負(fù)載進(jìn)行恒流放電控制，連接紅外熱成像儀，將它設(shè)置成自動(dòng)調(diào)焦模式，錄像頻率為 5.0 f/s，啟動(dòng)工控機(jī)打開 AnalyzIR 軟件，利用Labview中的程序與采集卡相配合，對實(shí)驗(yàn)數(shù)進(jìn)行記錄和保存。
圖2 116槍式模型噴筆和黑漆Fig.2 116 gun model airbrush and black primer
圖3 噴涂了黑漆的電池表面Fig.3 Black painted battery surface
表2 黑體與紅外熱像儀采集溫度對比
圖4 電池表面監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置Fig.4 Battery surface monitoring point setting
為探究三元鋰離子軟包電池在不同工作狀態(tài)下熱特性設(shè)計(jì)了如下方案：①首先利用紅外熱成像儀測量了電池在25 ℃、1 C情況下電池表面溫度變化情況；②25 ℃是企業(yè)最為關(guān)心的一種條件，在25 ℃時(shí)以不同夾持方式分別進(jìn)行1/4 、1/2、3/4、1 C放電記錄監(jiān)測點(diǎn)溫升情況；③保持恒溫箱處于不同環(huán)境溫度下，測量監(jiān)測點(diǎn)溫升情況。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
2.1 紅外熱像儀溫度場測試
利用紅外熱像儀測量溫度做了很多試驗(yàn)，現(xiàn)用25 ℃、1 C放電情況下為例，進(jìn)行說明軟包電池表面溫升狀況。圖5為溫度標(biāo)尺，圖6為利用紅外熱成像儀測得的電池表面溫度變化紅外熱像成像圖。在圖中可以看出放電開始時(shí)，正極的溫度最先發(fā)生變化，隨著時(shí)間推移溫度逐漸升高，溫度升高的區(qū)域面積逐步擴(kuò)增到整個(gè)電池表面，正極溫度由24.0 ℃到30.2 ℃，溫升的方向由正極開始向負(fù)極區(qū)域移動(dòng)，在30.2 ℃之后結(jié)束放電之前，電池表面溫升從電池體中部開始向兩極發(fā)展，直至整個(gè)電池表面溫度均勻分布。放電結(jié)束時(shí)兩極的溫度為：正極31.9 ℃、負(fù)極31.6 ℃正極溫度略高于負(fù)極，電池體中部33.1 ℃。 放電結(jié)束后電池兩極溫度先降低，溫度降低的趨勢由兩極向電池體中部發(fā)展，直至電池表面溫度恢復(fù)本態(tài)。
圖5 溫度標(biāo)尺Fig.5 Temperature scale
圖6 Medical調(diào)色板顯示25 ℃下1 C放電電池表面溫度分布Fig.6 Medical palette shows surface temperature distribution of 1 C discharge cell at 25 ℃
2.2 放電倍率、夾持方式對觀測點(diǎn)溫升的影響
結(jié)合圖7與表3可知，在放電條件下，溫升隨著放電倍率的增加而升高，1 C時(shí)以黃銅片夾持升高的溫度最大為8.2 ℃；以導(dǎo)電夾的方式夾持最高升溫可達(dá)28.9 ℃，所以導(dǎo)電夾的方式夾持極耳，不利于電池表面散熱。
2.3 不同環(huán)境溫度對觀測點(diǎn)溫升的影響
結(jié)合圖8、表4可以得出：環(huán)境溫度為20、25 ℃電池溫升平穩(wěn)變化均勻。環(huán)境溫度為25 ℃時(shí)電池表面平均溫升最小，其值為8.1 ℃,環(huán)境溫度為15 ℃時(shí)電池表面平均溫升最大，其值可達(dá)26.5 ℃。從35、15 ℃曲線(圖8)可以看出，電池前期生熱量大溫度上升快，是因?yàn)榄h(huán)境溫度過高不利于電池表面散熱，溫度過低會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)電解液黏度過低，鋰離子遷移阻抗變大，致使產(chǎn)熱量增多。
圖7 25 ℃，1/4、1/2、3/4、1 C放電正極、負(fù)極、電池體溫度變化對比Fig.7 1/4, 1/2, 3/4, 1 C discharge positive, negative, battery body temperature change comparison under 25 ℃
圖8 15、20、25、35 ℃，1 C放電正極、負(fù)極、電池體溫度變化對比Fig.8 Comparison of temperature rise of positive, negative and battery bodies at 15, 20, 25, 35 ℃ with 1 C discharge
表3 25 ℃下不同放電倍率的電池表面平均溫升變化對比Table 3 Comparison of battery surface temperature change with different discharge rate under 25 ℃
表4 15、20、25、35 ℃,1 C放電電池表面平均溫升
3 結(jié)論
為探究鋰離子電池放電時(shí)的熱特性，現(xiàn)以容量為43 A·h三元鋰離子軟包電池為研究對象利用非接觸式方法與可視化手段相結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)論。
(1)25 ℃、1 C放電條件下正極極耳處溫度最先升高，隨著時(shí)間的推移，電池體中部溫度逐漸升高，溫度升高所影響的面積越來越大直至整個(gè)電池表面發(fā)生溫度變化，1 h后溫度出現(xiàn)峰值，電池表面最大溫度為33.1 ℃。放電1 h為電池的溫度最高的敏感時(shí)期，對此應(yīng)加以重視，在熱管理系統(tǒng)中加強(qiáng)控制監(jiān)測策略。
(2)隨著放電倍率的逐漸增大，放熱量也逐漸增多，導(dǎo)電夾的夾持方式會(huì)導(dǎo)致溫升加劇，為熱管理設(shè)計(jì)提供新的參數(shù)支持。
(3)環(huán)境溫度過高與過低都不利于電池表面散熱，20～25 ℃是該電池的最佳工作溫度。若環(huán)境溫度不在這個(gè)適宜范圍內(nèi)，則要考慮調(diào)整冷卻系統(tǒng)以確保電池保持在最佳的工作狀態(tài)。
