本期预览

 本文开发了加热丝辅助加热温差基线实验方案，显著降低了温差基线校准的实验耗时，提高了测试效率，同时通过校准验证证明了优化方案的有效性。

 一、要点回顾

 电池绝热量热仪是测试锂电池绝热热失控特性的主要仪器，为获得最准确和有效的测试数据，完整的测试流程包括样品准备、温差基线校准、校准验证和电池测试四个步骤。其中温差基线校准能够确保仪器的绝热性能，是提高仪器检测灵敏度和准确性的重要操作步骤。 

 正常使用情况下，温度基线校准每两个月进行一次即可，重复进行校准的必要性主要体现在以下两个方面：

 1、测温热电偶长期受到高温冲击会逐渐出现温度漂移；

 2、尺寸差异过大的样品在量热腔内部所处的温度场明显变化。

 另外，若出现温度传感器或保温棉等零配件更换的情况，同样需要重新进行温差基线校准实验。

 校准实验所需时长与样品质量相关。280Ah磷酸铁锂电芯等大型电芯所需时间较长，可能达到3-5天甚至1周以上，极大拖延了实验进度。基于上述问题，本文提出加热丝辅助加热的温差基线实验方案，在样品表面缠绕加热丝，并利用加热丝加热缩短样品升温时间，能够大幅降低温差基线实验时长，显著提升实验效率。

 二、实验部分

 1.样品准备

 本文按照两种典型电芯样品的尺寸加工实验所需的标准铝块样品。

 #1铝块：204*173*53mm，5625g；#2铝块：274*104*12mm，924g。

图1 选择的典型电芯样品

2.实验过程

 （1）常规温差基线实验：选择“温差基线”模式，按照常规实验操作进行温差基线实验；

 （2）加热丝辅助加热温差基线实验：选择“温差基线”模式，加热丝缠绕样品，并外接电源进行辅助加热，其余所有实验操作均与常规温差基线实验一致；

 （3）校准文件验证：选择“HWS”模式，进行铝块HWS台阶升温实验，计算每个台阶样品温升速率，验证校准文件的有效性。 

图2 制样/装样示意图与实物照片

三、实验结果

如图3所示，对比两种温差基线实验得到的温升曲线，可以发现常规实验模式下样品在量热腔内通过对流、传导等方式升温较慢，升温阶段占用了大部分实验时间。而通过加热丝辅助加热的方式能够强制提高样品温升速率。

图3 #1(a,b)和#2(c,d)样品常规温差基线(a,c)和加热丝辅助加热温差基线(b,d)实验温升曲线对比

 根据表1，优化后1号和2号样品温升曲线的单台阶时间仅为优化前的15.8%和41.4%，对于大质量的样品提升效果尤为显著。在优化后，两个样品的单台阶时长均为110min~120min，而一般温差基线实验需要跑6~10个台阶，因此大部分样品均可在1天内完成实验，大幅提高了温差基线实验的效率。

表1 两种温差基线实验测试时长对比

 随后，利用HWS模式验证加热丝辅助加热方案得到的校准文件的有效性。如图4所示，HWS温升曲线各温度台阶的温升速率均处于-0.005~0.005℃/min的有效范围内，校准后仪器的绝热性能良好，证明本优化方案在提高实验效率的同时未损失校准精度。

图4 #1(a,b)和#2(c,d)样品加热丝辅助加热温差基线校准结果验证

四、 结论

 加热丝辅助加热的温差基线实验方案能够大幅提高实验效率，尤其对于大质量样品的优化效果尤为显著，可降低用户进行校准的时间成本和顾虑。