关于锂离子电池中的金属外壳热导率测量的研究

随着锂离子电池的使用量越来越多，以及由于锂离子电池着火和爆炸所造成的事故越来越多，使人们开始关注锂离子电池的热管理。在圆柱形电池中，充电与放电过程产生的热量必须通过其金属外壳散发到周围环境中，这是因为由于电池内部的隔膜的热传导能力非常小，而且电级与聚合物之间有很多层这样的隔膜。本研究开发出了一种测量电池外壳导热系数大小的方法。测量的电池是来自于市场上较为常见的型号为18650的可充电锂离子电池，并使用专用的电池拆卸工具将电池拆解开，拆解的过程如图1所示。电池拆解完以后从电池中取得一块厚度为25um，一个200um厚的电池壳体作为研究样本。

图1 电池的拆解步骤

本研究搭建了一个小型的实验装置，实验装置图如图2所示，需要测量的样本被固定在了冷适配板（C）与热适配板（H）之间，适配板的温度是可以被精确控制的，同时压力计（LC）可以测量作用于测量样本上的作用力的大小，上方固定了一个红外热显微镜（IRLens）。使用IR-Lens可测量实验样本的温度，得到了一系列温度（35℃ ～120℃）与 压 力 条 件 下（0.1MPa～0.25MPa）的电池壳体导热系数。测量得到金属外壳的平均导热系数为670W/(m2K)，而且导热系数的大小与压力、温度的关系不大。

图2 实验装置图