電池等溫量熱儀是一種用于精確測量電化學(xué)儲(chǔ)能器件(如鋰離子電池、固態(tài)電池、鈉離子電池等)在充放電、存儲(chǔ)或?yàn)E用過程中熱效應(yīng)的高精度熱分析設(shè)備。其核心功能是在嚴(yán)格維持恒定環(huán)境溫度(即“等溫”條件)下,實(shí)時(shí)監(jiān)測電池產(chǎn)生的微小熱流(通常為毫瓦級),從而評估其熱穩(wěn)定性、反應(yīng)熱、副反應(yīng)速率及安全性能,廣泛應(yīng)用于電池研發(fā)、質(zhì)量控制、熱管理設(shè)計(jì)及安全性評估領(lǐng)域。
該儀器基于高靈敏度熱流傳感器或功率補(bǔ)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(nèi),當(dāng)電池內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)或副反應(yīng)(如SEI膜形成、電解液分解、熱失控前兆等)時(shí),釋放或吸收的熱量會(huì)通過熱流傳感器被精確捕獲。系統(tǒng)可同步采集電壓、電流、溫度與熱流數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)電-熱耦合分析。典型測量靈敏度可達(dá)±0.1 mW,控溫精度優(yōu)于±0.1℃,溫度范圍通常覆蓋10℃–80℃,滿足實(shí)際工況模擬需求。
1、設(shè)備檢查與準(zhǔn)備
確認(rèn)電源、氣源(如需干燥氣體置換)連接正常,環(huán)境干燥通風(fēng)且無腐蝕性氣體。
準(zhǔn)備純凈水或蒸餾水用于加水操作,確保水質(zhì)純凈以避免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)備電池樣品,確保數(shù)量、質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。
2、設(shè)備預(yù)熱與初始化
打開主機(jī)、水循環(huán)器及制冷系統(tǒng)(如配置),預(yù)熱至目標(biāo)溫度(如20℃)并穩(wěn)定運(yùn)行至少6小時(shí),確保環(huán)境恒溫。
若實(shí)驗(yàn)溫度低于室溫,需對量熱腔進(jìn)行干燥氣體置換:連接外部干燥氣源至進(jìn)氣閥,打開進(jìn)氣閥和出氣閥,根據(jù)氣體流量計(jì)調(diào)整流速,置換完成后關(guān)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(biāo)準(zhǔn)樣品(如已知熱容的參考物質(zhì))。
關(guān)閉量熱腔蓋板,檢查泄壓閥(如有)是否處于關(guān)閉狀態(tài)。
4、參數(shù)設(shè)置
在操作界面設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù):
溫度范圍:根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)定(如-40℃至100℃)。
實(shí)驗(yàn)?zāi)J剑哼x擇等溫功率補(bǔ)償模式、等溫?zé)崃髂J交虮葻崛菽J健?/div>
采集間隔:如1秒至60秒可調(diào)。
充放電參數(shù)(如需):設(shè)置恒流/恒壓充電模式、電流值等。
啟用智能控制系統(tǒng)(如有),降低試件與外界的熱交換誤差。
5、基線測量與穩(wěn)定
啟動(dòng)控溫系統(tǒng),將電池溫度控制至目標(biāo)等溫溫度,運(yùn)行一段時(shí)間(如30分鐘)等待加熱器輸出功率穩(wěn)定,記錄前基線功率。
若實(shí)驗(yàn)涉及充放電,需在基線穩(wěn)定后進(jìn)行下一步操作。
6、實(shí)驗(yàn)操作
充放電產(chǎn)熱測試:
使用電池充放電設(shè)備按照預(yù)設(shè)參數(shù)對電池進(jìn)行充放電。
儀器實(shí)時(shí)記錄電池溫度、加熱器輸出功率等數(shù)據(jù)。
熱容測量:
在比熱容模式下,儀器自動(dòng)計(jì)算電池與參考物質(zhì)的熱容差異。
其他實(shí)驗(yàn):如需測試電池在不同工況(如充電、錄像、游戲)下的產(chǎn)熱,需通過遠(yuǎn)程控制軟件操作樣品。
7、數(shù)據(jù)記錄與處理
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,儀器自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)告(如熱流曲線、產(chǎn)熱功率、產(chǎn)熱量等)。
使用配套軟件導(dǎo)出數(shù)據(jù)至Excel,計(jì)算累計(jì)值或修正基線漂移(如采用功率補(bǔ)償型等溫量熱儀基線修正方法)。
結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)(如GB/T50080、JTG3420)驗(yàn)證數(shù)據(jù)合規(guī)性。
8、設(shè)備關(guān)閉與維護(hù)
關(guān)閉儀器電源,斷開氣源連接(如使用)。
清潔儀器表面和內(nèi)部,定期校驗(yàn)精度(如基線噪聲≤±10µW、基線漂移≤±20µW)。
若發(fā)現(xiàn)誤差超限,需暫停實(shí)驗(yàn)并排查原因(如氣密性不足、溫控異常)。
