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2021.Aug.23

热传导TC 电动车时代来临┃锂离子电池的热管理效能评估

文章-横幅
 
锂离子电池在不同的方向上具有截然不同的热传导特性。锂离子电池之所以受到关注,是因为它们具有比常规电池更高的能量密度和更长的充放电寿命周期,下图一为四种不同型态的锂离子电池示意图。由于锂离子电池在使用时会自行发热,同时随着工作温度的增加会加速电池老化并缩短其寿命。因此,针对锂离子电池的热管理效能评估尤其重要,才得以确保电池可以在所需的运行温度范围内正常运行。
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▲图一、四种不同型态的锂离子电池
 
为了有效地针对电池模块进行散热效能评估,电池因其内部堆栈结构而有不同方向性的散热特性。Hot Disk热传导系数仪提供独特的异方向性模块(Anisotropic module)可以快速而准确地测量电池模块不同方向的散热性质。其中,不同电池会因设计型态差异而有不同的散热性表现,如下图二所示,平面状的锂电池,在XY平面方向有较好的热传导特性;而量测卷封堆栈结构的圆柱状电池时,其Z轴向则具有较好的热传导特性。
 
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▲图二、电池内部结构的异方向散热性差异
 
锂离子电池依照封装形式主要分为圆柱形、方体以及软包装电池三种,软包装电池(Pouch Cells)泛指金属箔袋封装之电池,目前较常用的材质为铝箔袋,因外观与方型电池类似,具有散热容易及模块中电池有效排列佳等优点;相较于金属外壳电池,因铝箔袋质轻,故软包装电池具有较高的能量密度。其中我们曾针对软包电池于不同温度区段下的散热性进行量测,下表为比较不同制造商提供之电动车专用锂电池异方向性热传导测试:
 
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▲表一、使用Hot Disk异方向模块量测不同款软包电池的热传导特性

综观上述内容,Hot Disk异方向性模块(Anisotropic module)除了可以针对锂离子电池不同方向的散热性进行量测外,同时也具备专属的比热测试模块(Cp module)用来评估不同电池模块的比热容特性,对于锂离子电池在热管理效能的评估绝对是必备的量测工具之一。
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▲左侧为Hot Disk TPS3500示意图,右侧为Hot Disk Cp比热测试模块样品的放置示意图

 

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