[发明专利]电池单体导热率测量设备和使用该电池单体导热率测量设备的电池单体导热率测量方法

说明书

本发明涉及一种用于测量袋型电池单体的热特性、具体是电池单体的导热率的设备以及一种使用该设备的导热率测量方法。当使用本发明的电池单体导热率测量设备时，能够沿着每个方向分离并测量表现出各向异性导热率特性的袋型电池单体的导热率，由此能够高效地评估根据使用用于可再充电电池的电池单体的产品的热特性的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种用于测量袋型电池单体的热学性能、具体是电池单体的导热率的装置以及一种使用该装置来测量导热率的方法。

本申请要求2019年6月18日提交的韩国专利申请号10-2019-0072383的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用被并入本文中。

背景技术

由于化石燃料的枯竭而导致能源价格上涨以及对环境污染的关注增加，对环境友好型替代能源的需求成为了未来生活必不可少的因素。尤其是，随着技术发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的需求也在迅速增加。

通常，在电池形状方面，对能够应用于诸如移动电话这样的具有小厚度的产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池有很大的需求。在材料方面，对诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池这样的、具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池有很大的需求。

近年来，由于其制造成本低且重量轻，具有被嵌入在铝层压板的袋状电池壳体中的堆叠型或堆叠/折叠型电极组件的袋型电池受到广泛的关注，并且其使用量正在逐渐增加。

袋型电池单体容纳通过堆叠正电极、分隔件和负电极而制造的堆叠或堆叠-折叠电极组件。正电极和负电极均由电极接线片电连接，并且引出的电极引线连接到电极接线片。

与电极接线片和电极引线连接的电极组件被储存在袋状电池壳体中，然后注入电解质。通过在电极引线的一部分暴露于外部的同时密封电池壳体来制造袋型电池单体。

另一方面，袋型电池单体的电池壳体被制成袋状形状，并且容易加工，因此存在较少的根据电极组件的尺寸或形状的限制，并且能够高效地使用电池单体内部的空间。因此，袋型电池单体具有高能量密度，并且可以被加工成各种形式，并且最近已经以各种形式被用于移动设备和汽车电池中。然而，由于袋型电池单体从小设备到大设备都以高能量密度被应用，因此在设备内部可能发生温度升高。由于该温度升高影响设备本身的性能或引起着火、爆炸等危险，因此掌握从电池单体释放的热流、即电池单体的导热率很重要。

导热率是指表示物体中的导热程度的值，并且是通过将在单位时间内流经垂直于热流的单位面积的热量除以每单位长度的温度差而获得的值。因此这意味着，导热率越高，则热传递越好，通常，金属具有高导热率。

作为测量导热率的方法，已知有热线法(hot wire method)、防护热流法(guardedheat flow method)和防护热板(guarded hot plate method)法。其中，防护热板法是用于测量固体样品(样本)的导热率的方法，并且根据在准确测量样品两侧上的温度的同时通过测量从高温侧流向低温侧的热量来测量导热率的原理来执行。即，在热板的周围布置有被称为防护热板的辅助热板，使得能够在样品中以一维的方式准确形成热流，从而热板具有恒定温度。另外，热量应在垂直于板表面的方向上移动，以计算正确的导热率。

因此，热板和防护热板被布置彼此间隔一定距离，有时热板和防护热板被填充有具有低导热率的材料。

关于防护热板法，还研究了各种结构，除了通过在每个热板和冷却板之间放置测试件来计算和测量热流的常规方法之外，也使用所谓的两件式方法结构，其在热板周围形成上下对称结构。

然而，常规的防护热板法被设计成仅用于测量由单一材料制成的简单类型的测试件。两件式方法的不同之处还在于，它使用两个测试件测量向上方向和向下方向上的热流，但是除了通过对向上方向和向下方向上的导热率进行平均来提高准确性之外，其与常规方法相同，并且其以具有单侧导热率的单一材料为目标，这基本上与常规方法没有区别。