郑州电池检测机构：圆柱电池热物性测量方法

　　圆柱电池(如18650、21700、4680等)的热物性测量是电池热管理、热失控仿真和安全设计的关键基础。主要需测定以下三个核心参数：

　　导热系数(Thermal Conductivity, λ，单位：W/(m·K))

　　比热容(Specific Heat Capacity, cp​，单位：J/(kg·K))

　　密度(Density, ρ，单位：kg/m³)

　　1. 激光闪射法(Laser Flash Analysis, LFA)

　　原理：样品背面受短脉冲激光加热，红外探测器记录正面温升曲线，反演热扩散率 α;

　　适用性：

　　需将电池切割成薄片(破坏性);

　　可分别测轴向(沿高度方向)和径向(沿直径方向);

　　优点：精度高(±3%)，温度范围宽(室温~1000℃);

　　局限：破坏样品，无法反映完整电池热行为;

　　标准：ASTM E1461, ISO 22007-4。

　　常用于电极材料或拆解后极片的热物性测量。

　　2. 瞬态平面热源法(Hot Disk / Transient Plane Source, TPS)

　　原理：将镍螺旋传感器夹在两块相同电池样品之间(或贴于表面)，通电加热并记录温升，拟合得 λ、α、cp​;

　　设备：Hot Disk TPS 2500 S 等;

　　优点：

　　可测各向异性材料(通过不同方向布置传感器);

　　适用于完整圆柱电池(非破坏性);

　　同时获得导热系数与热扩散率;

　　关键操作：

　　径向测量：传感器环绕电池侧面;

　　轴向测量：传感器置于电池底面;

　　需良好热接触(使用导热硅脂);

　　精度：±5%(需校准)。

　　推荐用于完整圆柱电池的等效热物性测量。

　　3. 热线法(Transient Hot Wire, THW)

　　原理：将细金属丝(热线)插入电池或贴附表面，通电后记录电阻-温度变化;

　　适用性：更适合液体或软材料，不适用于刚性圆柱电池;

　　局限：难以实现良好接触，易损伤电池。

　　4. 反演法(基于温度响应实验)

　　原理：对完整电池施加已知热功率(如恒流加热)，用热电偶或红外测温记录表面温度响应，通过数值仿真反演热物性参数;

　　步骤：

　　将电池置于恒温箱;

　　施加恒定热流(如 2–5 W);

　　记录表面温度随时间变化;

　　建立有限元模型(如 COMSOL)，调整 λ、cp​ 使模拟与实测吻合;

　　优点：完全非破坏，反映真实工况;

　　缺点：依赖模型准确性，需多次迭代。

　　适用于无法直接测量或需获取温度相关热物性的场景。

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