充放電產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、固態電池等），記錄其標稱電壓、容量、內阻等參數。

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

封裝形式：根據電池形狀（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。

溫度監測系統：

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），數量根據電池尺寸確定（通常3-5點）。

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

數據采集儀：同步記錄電壓、電流、溫度等參數，采樣頻率≥1Hz。

環境控制：使用恒溫箱或環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，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，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熱特性。

脈沖測試：施加短時大電流脈沖（如10C/10s），分析瞬態熱響應。

截止條件：

充電截止電壓：根據電池類型設定（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. 產熱數據采集

同步觸發：確保充放電設備、溫度傳感器和數據采集儀同步啟動，時間誤差≤10ms。

實時監測：

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）：單位時間內溫度變化量，反映產熱強度。

熱平衡時間：從開始充放電到溫度穩定所需時間。

三、數據分析與建模

1. 產熱計算方法

直接測量法：通過溫度傳感器數據計算產熱量（Q = m·c·ΔT，其中m為電池質量，c為比熱容）。

電化學熱模型：結合產熱方程，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熱差異（如充電時負極產熱更顯著）。

倍率影響：繪制產熱量與充放電倍率（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：通過紅外熱像儀數據計算溫度標準差，評估電池內部熱管理效果。

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（導熱系數、比熱容）和邊界條件（對流換熱系數）。

模型校準：將仿真結果與實驗數據對比，調整模型參數（如接觸熱阻）以提高精度。