鋰電池導熱系數測試采用的工作原理和實操步驟

一、杭州焦耳TCALIB鋰電池導熱系數測試儀工作原理  

核心原理：儲熱-放熱兩狀態法+三維非穩態傳熱反演算法（焦耳自研） 

熱量傳遞速率與溫度梯度、導熱系數正相關；鋰電池為正交各向異性多層復合結構，面向（極片堆疊平面）、縱向（厚度）導熱系數差異極大，常規單點測溫設備無法同步測出雙方向參數。  

兩階段熱激勵機制  

儲熱階段：恒溫腔體將鋰電池整體加熱至均勻初始溫度，電池內部電芯、外殼完成全域熱平衡，消除初始溫差干擾；  

放熱階段：設備底部水冷冷板快速階躍降溫，電池底部形成穩定低溫邊界，電芯內部熱量持續向冷板傳導，外殼表面形成連續溫度梯度場。  

紅外非接觸全域測溫  

搭載高分辨率紅外熱像儀，無接觸采集電池全表面空間溫度分布+全程溫度時序變化曲線，區別于傳統單點熱電偶測溫，海量溫度數據支撐高精度建模。  

三維數值反演求解  

內置電池非均質有限元傳熱模型，區分鋁殼/鋁塑膜外殼、疊片卷芯兩大結構；將紅外采集的動態溫度場導入算法，同步反演4組核心熱參數：電芯面向導熱系數、電芯縱向導熱系數、芯殼接觸換熱熱阻、電池整體等效導熱系數，無需拆解電芯，完整還原電池真實服役傳熱狀態。  

設備核心優勢原理補充  

無需破壞電池、適配軟包/方形/圓柱全品類電芯；規避HotDisk、穩態平板法只能測單一方向、樣品受限、破壞電池的缺陷，測量重復性誤差＜3%。  

二、完整標準化操作流程（杭州焦耳設備實操步驟）  

步驟1：測試前準備與樣品核查  

外觀檢查：鋰電池無鼓包、漏液、破損，極柱絕緣防護到位，記錄電池型號、容量、尺寸、SOC狀態；  

環境校準：開機預熱設備30min，設定腔體基礎恒溫溫度（常規25℃/45℃/60℃工況可選），水冷機組開啟，校準紅外熱像儀測溫精度；  

樣品放置：將電池平整置于設備水冷冷板平臺，底部貼合導熱硅膠墊消除接觸熱阻，固定限位工裝防止位移，遮擋無關熱源避免紅外干擾。  

步驟2：儲熱均衡階段設置與運行  

軟件錄入樣品參數：電池長寬厚、外殼材質、電芯疊片層數、密度、比熱容；  

設置儲熱目標溫度與保溫時長，設備封閉恒溫腔體，自動加熱，實時監測電池表面溫差；  

系統判定全域溫差＜0.1℃時，自動結束儲熱，進入放熱測試階段。  

步驟3：放熱熱激勵與紅外數據采集  

冷板啟動階躍冷卻，快速降低底面溫度，建立穩定上下溫差傳熱通道；  

紅外熱像儀持續拍攝，每秒采集多幀全域溫度云圖，同步存儲溫度-時間、溫度-坐標全部原始數據；  

軟件實時監控溫度梯度變化，待溫度場變化趨于平緩后，自動終止采集。  

步驟4：數據反演計算與參數輸出  

內置三維傳熱算法自動導入全部測溫數據，分離外殼與電芯傳熱貢獻，迭代求解各向異性導熱系數；  

自動生成報告：面向導熱系數、縱向導熱系數、芯殼接觸熱阻、等效整體導熱系數、溫度變化曲線、紅外溫度云圖；  

支持多組樣品平行測試，批量導出Excel原始數據、PDF檢測報告，可對接電池熱仿真軟件。  

步驟5：測試后收尾  

腔體升溫恢復常溫，取出電池，清理冷板導熱墊片；  

導出、歸檔測試數據，關閉水冷、紅外相機、主機電源。