關(guān)于鋰離子電池中的金屬外殼熱導(dǎo)率測(cè)量的研究

隨著鋰離子電池的使用量越來(lái)越多，以及由于鋰離子電池著火和爆炸所造成的事故越來(lái)越多，使人們開(kāi)始關(guān)注鋰離子電池的熱管理。在圓柱形電池中，充電與放電過(guò)程產(chǎn)生的熱量必須通過(guò)其金屬外殼散發(fā)到周圍環(huán)境中，這是因?yàn)橛捎陔姵貎?nèi)部的隔膜的熱傳導(dǎo)能力非常小，而且電級(jí)與聚合物之間有很多層這樣的隔膜。本研究開(kāi)發(fā)出了一種測(cè)量電池外殼導(dǎo)熱系數(shù)大小的方法。測(cè)量的電池是來(lái)自于市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的型號(hào)為18650的可充電鋰離子電池，并使用專用的電池拆卸工具將電池拆解開(kāi)，拆解的過(guò)程如圖1所示。電池拆解完以后從電池中取得一塊厚度為25um，一個(gè)200um厚的電池殼體作為研究樣本。

圖1 電池的拆解步驟

本研究搭建了一個(gè)小型的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，需要測(cè)量的樣本被固定在了冷適配板（C）與熱適配板（H）之間，適配板的溫度是可以被精確控制的，同時(shí)壓力計(jì)（LC）可以測(cè)量作用于測(cè)量樣本上的作用力的大小，上方固定了一個(gè)紅外熱顯微鏡（IRLens）。使用IR-Lens可測(cè)量實(shí)驗(yàn)樣本的溫度，得到了一系列溫度（35℃ ～120℃）與 壓 力 條 件 下（0.1MPa～0.25MPa）的電池殼體導(dǎo)熱系數(shù)。測(cè)量得到金屬外殼的平均導(dǎo)熱系數(shù)為670W/(m2K)，而且導(dǎo)熱系數(shù)的大小與壓力、溫度的關(guān)系不大。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置圖