校准量热法测量锂电池比热容和生热率*

吴青余，张恒运，李俊伟

（上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620）

前言

锂离子电池凭借其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保和价格合理等特点，成为目前电动汽车最理想的动力源［1］。然而，锂离子电池在快速充放电过程和高温环境中容易过热，从而影响电池的性能、循环寿命甚至引发热失控［2-3］。研究表明，电池模组中的最高温度和最大温差应该分别控制在50和5℃以内以保证循环过程中电池的平衡、充放电一致［4-5］。

在电池热管理方案设计中，电池比热容和生热率是重要的热物性参数，决定着电池温升的幅度和速率。比热容的测量方法主要分为计算加和方法和温升量热实测方法。计算加和方法需要得到电池中各组分的体积、密度和比热容的数值，这属于制造商专有数据，难以直接获得，一般须要拆解单体电池仔细测量获得，过程繁琐，且由于电解液挥发，存在不可控的误差。Loges等［6］利用差示扫描量热仪（differential scanning calorimeter，DSC）在流速为50 mL／min的氮气环境中测量电池各组分的比热容后计算得出电池整体的比热容，结果表明：在-40～60℃温度范围内，比热容从770线性增加至920 J·kg-1·K-1。一些研究人员［7-8］为了克服这些困难，使用现有文献或出版物中的数据，往往忽略了不同电池之间的差异。目前温升量热实测方法主要有绝热量热法和DSC测量法。Yu等［9］将具有一定初始温度的电池迅速放入盛有已知质量的介质油绝热容器中，当油／电池系统达到稳定状态时，根据油和电池的温度变化计算电池比热容。……