郑州电池测试机构：圆柱电池热物性测量方法

　　圆柱电池热物性测量需针对其结构特点(多层卷绕、钢壳封装、显著各向异性)选择合适方法。下面是主流且实用的测量方法，按应用场景分类说明，避免使用表格，便于直接操作参考。

　　1. 激光闪射法(LFA)

　　这是目前科研和高端工程中测量电芯热扩散率常用的方法。适用于已拆解的裸电芯，不能用于带壳完整电池。

　　操作流程：

　　首先将电池完全放电，在惰性气氛手套箱中安全拆解，取出内部卷绕电芯。将其切割成直径约12.7 mm、厚度3–6 mm的圆片。测试时，激光脉冲从样品一端面照射，红外探测器记录另一端面的温升曲线。通过半升温时间计算热扩散率 α。再结合密度(称重+体积)和比热容(通常由DSC测得)，z终导出导热系数 k = α·ρ·Cₚ。

　　关键注意点：

　　必须去除钢壳，否则金属壳主导热传导，掩盖电芯真实性能。

　　电解液易挥发，建议将样品密封在充氩气的石英管中测试。

　　明确区分测试方向：垂直于卷绕平面为“径向”(through-thickness)，平行方向为“轴向”(in-plane)。实际应用中，径向导热系数极低(通常0.2–0.4 W/(m·K))，是热管理设计的关键瓶颈。

　　该方法符合 ASTM E1461 和 ISO 22007-4 标准，适合用于热仿真模型参数标定。

　　2. Hot Disk 瞬态平面热源法

　　此方法z大优势是无需拆解电池，可直接对完整圆柱电池进行无损测量，特别适合产线质检或无法破坏样品的场景。

　　操作流程：

　　将双螺旋镍薄膜传感器夹在两节相同状态的电池之间(推荐用于21700或4680等大尺寸电池)，或贴附于单节电池侧面/端面。通以短时(1–10秒)低功率电流加热传感器，同时记录其电阻变化(反映温度变化)。仪器软件通过拟合瞬态温升曲线，直接输出导热系数和热扩散率。

　　关键注意点：

　　传感器与电池表面必须紧密接触，建议使用高导热硅脂填充空隙，减少接触热阻。

　　测量结果包含钢壳贡献，若用于仿真需谨慎——带壳测得的轴向导热值偏高(可达10 W/(m·K)以上)，不代表电芯本征性能。

　　对18650等小直径电池，传感器布置空间受限，误差较大，不推荐。

　　该方法依据 ISO 22007-2，适合快速筛查或对比不同批次电池的热性能一致性。

　　3. 差示扫描量热法(DSC)

　　主要用于测量比热容 Cₚ，是热物性参数体系中的必要组成部分。

　　操作流程：

　　取5–10 mg电极材料(正极、负极)或电解液样品，置于铝坩埚中。在氮气保护下，以5°C/min速率从25°C升至200°C。通过与标准蓝宝石样品对比热流信号，计算出比热容。全电池的等效比热容可按各组分质量加权平均估算，通常在1000–1200 J/(kg·K)之间。

　　关键注意点：

　　比热容受SOC影响较小(<5%)，一般可忽略，但若做高精度热失控模拟，建议在目标SOC下测试。

　　DSC不能直接测导热系数，需与LFA或Hot Disk数据配合使用。

　　4. 稳态热板法(Guarded Hot Plate)

　　这是一种高精度但耗时较长的方法，主要用于基准实验室(如国家级检测中心)验证其他方法结果。

　　操作流程：

　　将脱壳电芯置于上下两个恒温热板之间，建立稳定的一维热流。通过测量热流密度和温度梯度，直接计算导热系数。该方法精度高(±2%)，但单次测试需数小时，且对样品平整度要求极高。

　　适用性：

　　仅推荐用于科研标定，工业场景基本不用。

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