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基于瞬态电热技术的材料热导率的测量

2021-11-26申粉粉

农业装备与车辆工程 2021年11期
关键词:扩散系数测量

申粉粉

(201620 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院)

0 引言

锂离子电池作为一种储能装置,具有能量密度高、使用寿命长等优点,受到人们的广泛关注。然而,在充放电循环过程中的高热量产生会导致制造成本高、长期稳定性差和安全性问题。此外,在高放电倍率下,过大的温升会引起安全问题,可能导致性能下降和热失控,甚至导致电池燃烧[1]。电池材料的热学性质是造成锂离子电池热问题的重要原因。因此,研究锂离子电池材料的热导率对其安全性研究具有一定的促进作用。

材料热物性是表征材料性质的重要特征量。目前,国内外已经成功开发了一些热物性测量的方法,主要有3ω法[2]、微加工悬浮装置法[3]、光热电感应法(OHETS 法)[4]和瞬态电热技术(transient electro-thermal technique)[5]等。前三种方法的设备装置复杂、造价高,而且测量的热物性多为室温或者稳态温度条件的参数数值,瞬态电热技术测量时间短、信号强。

瞬态电热技术简称TET,是测量固体材料(包括导电、半导电或非导电一维结构)热扩散系数的有效方法。使用TET 技术已经成功测量了超薄金属薄膜[6-7]、蚕丝[8]、DNA 纤维[9]、石墨烯[10]、镍铬丝等材料的热导率。通过测量已知的金属材料和电介质材料,充分验证了该技术的测量精度。

本文研究了瞬态电热技术,根据技术搭建测量平台,建立了一种连续瞬态原位多热物性并行测量装置。以铂丝作为基准样品来验证该装置,测量的热扩散系数与参考值之间得到了良好的一致性。……

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