熱傳導-TC 使用Hot Cell™傳感器測試圓柱形、紐扣式和軟包電池的比熱容

此篇應用說明主要介紹Hot Disk創新的 Hot Cell™傳感器 的開發和應用，專為測試各種現代電池而設計，包括圓柱形電池、紐扣電池、軟包電池和棱柱電池。

Hot Disk的Hot Cell™傳感器

Hot Cell™傳感器可以直接且非常準確地測量任何複雜結構或幾何形狀樣品的比熱容（Cp）。與差示掃描量熱法（DSC）不同，Hot Cell™方法可以測試所有幾何形狀的比熱容，包括立體樣品或組件。Hot Cell方法因此能夠提供完整電池的真實Cp值，包括其外殼、電極、監控電子設備等。

▲圖一展示了Hot Cell™傳感器測試紐扣電池(左)、軟包電池(中)和圓柱電池(右)的應用

隨著向綠色能源的趨勢轉變，可充電電池作為能量儲存組件是非常重要的應用。例如，它們對於延長電動車的行駛里程至關重要。電池性能在不過熱的情況下，很大程度上依賴於其有效的熱管理。這不僅取決於其各向異性導熱性質，還取決於其比熱容性質。對於電池製造商來說，準確了解相關的比熱容至關重要。

我們展示了使用 Hot Cell 方法測試三種常見電池比熱容的簡便性：圓柱形電池、紐扣電池和軟包電池，使用我們專為電池測試設計的 Hot Cell™ 傳感器。這些傳感器由一個帶蓋的鋁製電池盒和永久固定在電池底部的 TPS 元件組成。在測量過程中，鋁製電池盒內的電池嵌入隔熱泡棉中，由固定的 TPS 元件加熱。為了使加熱有效，鋁製電池盒的尺寸和形狀需要根據待測電池的尺寸和形狀進行調整。測試圓柱形、紐扣和軟包電池的鋁製電池盒分別為高圓柱形、扁圓柱形和帶圓角的扁盒形。測試圓柱形電池比較具有挑戰性（需要較長的加熱時間），因為電池與鋁製
電池的盒接觸面積有限。在這種情況下，可以使用一些矽油來改善熱接觸。

▲圖二 Hot Cell™傳感器測試圓柱電池的剖面圖，帶有TPS元件的高圓柱形鋁電池盒和嵌入的隔熱泡沫

使用 Hot Cell™ 傳感器進行比熱容測量需要兩次瞬態溫度記錄。第一次記錄是在鋁製電池盒內沒有樣品的情況下進行，第二次記錄是在鋁制電池內包含樣品的情況下進行。基本上，第一次瞬態是參考測量，提供了 Hot Cell™ 傳感器本身的比熱容值，而第二次測量得出樣品和 Hot Cell™ 傳感器的比熱容值。從這兩個結果中可以高精度地提取樣品本身的比熱容。

▲圖三使用 Hot Cell™ 感測器型號 AL-D50-H85 進行瞬態溫度記錄的範例，不含電池(紅色曲線)和包含電池樣品(綠色曲線) (圓柱形鋰離子電池型號 21700)
前後者的測量功率分別為500 mW和800 mW

我們展示了使用Hot Cell方法直接測試六個不同尺寸和類型的鋰電池樣品的比熱容，包括兩個圓柱形電池、兩個紐扣電池和兩個軟包電池。表1列出了這六個電池樣品的詳細信息以及相應的Hot Cell™傳感器型號。

▲表1 鋰電池樣本和應用的 Hot Cell™ 感測器模型

測量結果

所有報告的測試均使用Hot Disk TPS 2500S儀器進行。在測試鋰電池樣品之前，我們用Hot Cell™傳感器對不銹鋼驗證樣品進行了測試。表2列出了驗證樣品的詳細信息、測試條件和比熱容結果。我們還包括了使用標準Hot Disk方法的比熱容結果進行比較。結果顯示，使用Hot Cell方法得出的比熱容值與標準Hot Disk比熱測試方法的結果十分接近。

▲表2 使用 Hot Cell™ 感測器和 Hot Disk 感測器在驗證樣本上測試 Cp

▲表3 使用 Hot Cell™ 感測器對鋰電池進行 Cp比熱測試的測量結果

在現行一般消費性電子、電動車(EV)以及可再生能源儲能系統等產業蓬勃發展下，量測比熱值對於鋰電池製造商和研發人員來說是一個重要的技術指標，它直接影響到電池的安全性、效率和性能。科邁斯科技長期致力於多元分析儀器設備的代理，提供專業的檢測技術顧問服務，如果您有任何進一步的疑問或需要進一步的信息，歡迎隨時聯絡我們。

若有任何技術問題或產品需求，歡迎與我們聯絡！
☎️ +886-2-8990-1779

Line給朋友 facebook分享