鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：952次 | 2021年12月21日
溫度效應(yīng)：環(huán)境溫度對(duì)電池性能的測(cè)試非常關(guān)鍵
當(dāng)試圖描述鋰離子電池的行為時(shí)，工程師和科學(xué)家知道電池的溫度很重要。最值得注意的是，人們普遍認(rèn)為電池的反應(yīng)每增加10°C就會(huì)增加一倍，這就是阿倫紐斯方程。
例如，人們認(rèn)為電池溫度每增加10°C，電池自放電就會(huì)增加一倍。鑒于溫度有如此重大的影響，測(cè)試是在環(huán)境室的溫度控制下專門進(jìn)行的。這些試驗(yàn)室有不同的內(nèi)部容積，以容納電池樣品，從僅能容納幾個(gè)電池的小尺寸到巨大的步入式試驗(yàn)室。
環(huán)境室中的恒定溫度
環(huán)境室的一個(gè)關(guān)鍵特征是能夠?qū)⑵錅囟群愣ㄔ谝粋€(gè)小的變化范圍內(nèi)，如±0.5℃或更好。然而，你的環(huán)境室可能達(dá)不到這種性能。雖然內(nèi)部溫度，平均來說，可以保持在一個(gè)狹窄的范圍內(nèi)，但出現(xiàn)了一些條件，這是不正確的。
環(huán)境室將循環(huán)開/關(guān)以保持溫度恒定。這將產(chǎn)生一個(gè)周期性的溫度上升/下降模式，平均而言，在所需的溫度下。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在一個(gè)大體積的室，如步入式室，室內(nèi)各區(qū)域之間可能存在不均勻性。當(dāng)你填滿試驗(yàn)室以最大限度地利用內(nèi)部容積時(shí)，使試驗(yàn)室內(nèi)溫度均勻化所需的氣流將受到試驗(yàn)室內(nèi)大量細(xì)胞的阻礙，并可能出現(xiàn)熱點(diǎn)或冷點(diǎn)。
最后，當(dāng)你把電池放入室中時(shí)，新裝的電池的溫度很可能與室的內(nèi)部溫度不匹配。這可以使內(nèi)部溫度偏離設(shè)定值。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，環(huán)境室的加熱/冷卻系統(tǒng)將需要對(duì)這種溫度差異進(jìn)行補(bǔ)償。它可能需要幾分鐘甚至幾小時(shí)才能恢復(fù)，電池才能達(dá)到環(huán)境室的設(shè)定值。
內(nèi)外達(dá)到設(shè)定溫度
一旦腔室的溫度穩(wěn)定下來，這是否意味著電池已經(jīng)達(dá)到腔室的溫度?腔室通常充滿空氣，空氣應(yīng)處于設(shè)定值溫度。細(xì)胞處于空氣中，所以只要有足夠的時(shí)間，電池的表面溫度就會(huì)達(dá)到腔室的設(shè)定溫度。此時(shí)你可以測(cè)量的溫度要么是室內(nèi)空氣溫度，要么是使用表面安裝的溫度傳感器的電池皮膚溫度。
然而，控制電池行為的反應(yīng)發(fā)生在整個(gè)電池內(nèi)。直到電池深處的溫度達(dá)到腔室的設(shè)定溫度，電池行為和你測(cè)量的溫度之間就會(huì)不匹配。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
溫度“滲入”電池需要多長時(shí)間?圖1顯示了一個(gè)示例。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)(如溫度循環(huán))或進(jìn)行敏感測(cè)量(電池溫度的微小變化可能影響測(cè)試結(jié)果)時(shí)，了解電池溫度變化需要多長時(shí)間是至關(guān)重要的。后一種情況的一個(gè)例子是使用增量ocv方法測(cè)量電池自放電。
圖1.圖表顯示了達(dá)到熱平衡的時(shí)間。上面的圖表描述了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下面的圖表顯示了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
室溫測(cè)試
并不是所有的測(cè)試都是在環(huán)境室中完成的，也可以在沒有直接溫度控制的室溫下對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試。例如，在中試生產(chǎn)線或大規(guī)模生產(chǎn)線上的電池形成過程中，使用熱室來控制溫度可能是不切實(shí)際的。相反，整個(gè)環(huán)境，如工廠車間，保持在室溫下，通常為23°C±3°C。
正如你可以想象的那樣，在符合這種環(huán)境規(guī)格的廣闊工廠內(nèi)，你會(huì)遇到熱點(diǎn)和冷點(diǎn)。這意味著當(dāng)你在環(huán)境中移動(dòng)電池時(shí)，電池和環(huán)境之間可能存在多達(dá)6°C的差異。當(dāng)電池被帶入一個(gè)相差幾度的區(qū)域時(shí)，如果您在進(jìn)行溫度重要的測(cè)量時(shí)，電池將需要與新環(huán)境達(dá)到熱平衡。
電池的熱質(zhì)量對(duì)電池達(dá)到熱平衡的速度起著重要作用。單個(gè)18650電池可能在幾分鐘內(nèi)與環(huán)境達(dá)到熱平衡。然而，如果你把大型棱形電池放入一個(gè)可以施加高壓的高質(zhì)量金屬壓力托盤，你將有一個(gè)由托盤和電池本身組成的大型單一熱質(zhì)。這種熱質(zhì)會(huì)抵抗變化，當(dāng)需要溫度穩(wěn)定時(shí)，它對(duì)您有利。
但是，當(dāng)需要進(jìn)行敏感的測(cè)量時(shí)，即使這個(gè)大的熱團(tuán)也可能無法提供足夠的穩(wěn)定性。質(zhì)量的邊緣將比質(zhì)量的中心更快地改變溫度。圖2顯示了這種效果。
在圖2中，有一個(gè)包含25個(gè)棱形電池的壓力盤。這些細(xì)胞排成一排，被端板壓在一起。當(dāng)環(huán)境溫度在12小時(shí)內(nèi)變化2°C時(shí)，各個(gè)電池的溫度被測(cè)量。圖中顯示了末端電池經(jīng)歷了比內(nèi)部電池更大的溫度變化。這些末端細(xì)胞更多暴露在環(huán)境中。
圖2.對(duì)一盤電池的測(cè)量揭示了與盤中電池的位置有關(guān)的溫度變化時(shí)間的差異。
即使是很小的改變也很重要
讓我們回到本文前面描述的delta-OCV測(cè)量，看看這個(gè)小變化是如何影響的示例。記住，電池的OCV是溫度的函數(shù)。前一篇文章描述了單元的OCV是如何隨溫度變化的。
在測(cè)量OCV變化時(shí)，自放電和溫度都會(huì)導(dǎo)致OCV的變化。例如，使用delta-OCV測(cè)量自放電在圖2的25個(gè)棱柱狀細(xì)胞的壓力托盤的示例托盤上。端部電池和中間電池之間的溫差足夠大，因此端部電池由于溫度變化而具有可測(cè)量的不同OCV。
如果你沒有考慮到這種現(xiàn)象，你的δ-ocv測(cè)量會(huì)錯(cuò)誤地識(shí)別出末端的電池和中間的電池具有不同的自我放電率。當(dāng)然，OCV的差異并不是由于自放電率的差異造成的。OCV的差異是由于端電池相對(duì)于中心電池所經(jīng)歷的溫度的巨大變化造成的，盡管看起來整個(gè)電池盤都暴露在相同的熱條件下。
Temp-Management技巧
總之，在動(dòng)態(tài)測(cè)試(溫度循環(huán))中，溫度穩(wěn)定時(shí)間是一個(gè)因素，在進(jìn)行敏感測(cè)量(如用于測(cè)量自放電的delta-OCV)時(shí)，了解溫度如何影響電池是至關(guān)重要的。這里有一些幫助控制溫度影響的技巧:
利用熱質(zhì)量:即使單個(gè)電池的熱質(zhì)量相對(duì)較小，大量的電池和高質(zhì)量金屬托盤中的電池將抵抗溫度的變化。電池和托盤將穩(wěn)定小的溫度變化。
絕緣:即使你有一個(gè)大的熱質(zhì)量，在兩端和邊緣的電池會(huì)比質(zhì)量的中心更快地加熱和冷卻。只要可能，在托盤周圍使用絕緣材料來減少這種影響。
為平衡留出足夠的時(shí)間:當(dāng)電池處于穩(wěn)定溫度時(shí)，要確保有足夠的時(shí)間使電池在環(huán)境室中達(dá)到熱平衡。如果您是在室溫下進(jìn)行測(cè)試，將電池移動(dòng)到將要進(jìn)行測(cè)試的房間中，并在測(cè)試器附近排隊(duì)，將為電池與環(huán)境平衡提供額外的時(shí)間，而無需讓測(cè)試器等待電池穩(wěn)定下來。
描述熱行為:根據(jù)你的工藝步驟，進(jìn)行特定的實(shí)驗(yàn)，了解電池平衡需要多長時(shí)間。知識(shí)就是力量。一旦理解了這種行為，就可以設(shè)計(jì)測(cè)試過程，使溫度平衡得到適當(dāng)考慮。
保持溫度恒定:無論你是在環(huán)境室內(nèi)還是在工廠車間進(jìn)行測(cè)試，如果電池對(duì)溫度變化很敏感，將電池保持在一個(gè)恒定的溫度將有助于更快的測(cè)試和更可靠的結(jié)果。
