電池等溫量熱儀是一種用于精確測量電化學儲能器件(如鋰離子電池、固態電池、鈉離子電池等)在充放電、存儲或濫用過程中熱效應的高精度熱分析設備。其核心功能是在嚴格維持恒定環境溫度(即“等溫”條件)下,實時監測電池產生的微小熱流(通常為毫瓦級),從而評估其熱穩定性、反應熱、副反應速率及安全性能,廣泛應用于電池研發、質量控制、熱管理設計及安全性評估領域。
該儀器基于高靈敏度熱流傳感器或功率補償原理工作。電池被置于高度隔熱且溫度均勻的恒溫腔體內,當電池內部發生電化學反應或副反應(如SEI膜形成、電解液分解、熱失控前兆等)時,釋放或吸收的熱量會通過熱流傳感器被精確捕獲。系統可同步采集電壓、電流、溫度與熱流數據,實現電-熱耦合分析。典型測量靈敏度可達±0.1 mW,控溫精度優于±0.1℃,溫度范圍通常覆蓋10℃–80℃,滿足實際工況模擬需求。
1、設備檢查與準備
確認電源、氣源(如需干燥氣體置換)連接正常,環境干燥通風且無腐蝕性氣體。
準備純凈水或蒸餾水用于加水操作,確保水質純凈以避免影響實驗結果。
根據實驗要求準備電池樣品,確保數量、質量符合標準。
2、設備預熱與初始化
打開主機、水循環器及制冷系統(如配置),預熱至目標溫度(如20℃)并穩定運行至少6小時,確保環境恒溫。
若實驗溫度低于室溫,需對量熱腔進行干燥氣體置換:連接外部干燥氣源至進氣閥,打開進氣閥和出氣閥,根據氣體流量計調整流速,置換完成后關閉氣閥。
3、裝樣與密封
清潔樣品池并干燥,將電池樣品放入量熱腔體,確保與儀器接觸良好。
若需測量熱容,采用對比法裝入標準樣品(如已知熱容的參考物質)。
關閉量熱腔蓋板,檢查泄壓閥(如有)是否處于關閉狀態。
4、參數設置
在操作界面設置實驗參數:
溫度范圍:根據實驗需求設定(如-40℃至100℃)。
實驗模式:選擇等溫功率補償模式、等溫熱流模式或比熱容模式。
采集間隔:如1秒至60秒可調。
充放電參數(如需):設置恒流/恒壓充電模式、電流值等。
啟用智能控制系統(如有),降低試件與外界的熱交換誤差。
5、基線測量與穩定
啟動控溫系統,將電池溫度控制至目標等溫溫度,運行一段時間(如30分鐘)等待加熱器輸出功率穩定,記錄前基線功率。
若實驗涉及充放電,需在基線穩定后進行下一步操作。
6、實驗操作
充放電產熱測試:
使用電池充放電設備按照預設參數對電池進行充放電。
儀器實時記錄電池溫度、加熱器輸出功率等數據。
熱容測量:
在比熱容模式下,儀器自動計算電池與參考物質的熱容差異。
其他實驗:如需測試電池在不同工況(如充電、錄像、游戲)下的產熱,需通過遠程控制軟件操作樣品。
7、數據記錄與處理
實驗結束后,儀器自動生成數據報告(如熱流曲線、產熱功率、產熱量等)。
使用配套軟件導出數據至Excel,計算累計值或修正基線漂移(如采用功率補償型等溫量熱儀基線修正方法)。
結合標準(如GB/T50080、JTG3420)驗證數據合規性。
8、設備關閉與維護
關閉儀器電源,斷開氣源連接(如使用)。
清潔儀器表面和內部,定期校驗精度(如基線噪聲≤±10µW、基線漂移≤±20µW)。
若發現誤差超限,需暫停實驗并排查原因(如氣密性不足、溫控異常)。
