[发明专利]一种基于热成像的平板状样品导热性能测试装置

说明书

本发明公开了一种基于热成像的平板状样品导热性能测试装置。本发明包括热像仪、可控温恒温槽和隔热板，在所述的可控温恒温槽内设置有待测试的平板状样品，所述的可控温恒温槽通过隔热板将样品控温区与观测区进行隔热分离，所述的隔热板上开槽，用于热像仪对所述的平板状样品的观测。所述的平板状样品的观测面喷涂有黑体漆，观测面的相对面设置有用于热激励的电热片。本发明可测定多个热参数，采用热像仪作为温度数据采集器，其数据量大且直接获得二维平面数据及50Hz以上的时间变量数据，给基于三维传热模型进行测试和反演分析带来了足够数据源支撑，且无需破坏制样，可直接对多层薄膜堆叠制品的等效导热系数进行准确测试。

技术领域

本发明属于涉及导热性能测试领域，涉及一种基于热成像的平板状样品导热性能测试装置。

背景技术

常规的导热系数测试有稳态法、闪光法、热线法以及Hot Disk法。

稳态法对于样品的尺寸要求较高，多层非均质特性无法满足理想的测试条件；此外，为减小待测样品与测试元件之间的接触热阻，通常需要对样品施加一定的压力，这将导致样品内部状态发生变化，测量出的结果也无法反映正常状态下样品的热物性，且通常测试时间过长，效率较低。因此，常见的稳态法不适用于结构复杂、外形及尺寸差异较大的样品。

闪光法对测试对象的要求较高，需要将样品制成薄片，最后通过理论计算求得样品整体的导热系数，但是这种方法无法正确评估内部复杂结构的影响，计算结果与真实的导热系数有较大差距。

热线法与闪光法相似，复杂的封装结构使得该方法无法对样品进行原位测量，只可用于测量锂电池电芯组成元件的导热系数。

Hot Disk法从原理上只适用于均匀介质，比如锂电池这样的样品，其电芯与外壳包装物的热物性存在明显差异，因此测量结果易受到外部铝塑膜的影响而无法正确测量电池整体的导热性能。

由上述分析可知，常规的导热系数测试都不太适用于各向异性平板及多层非均质平板的热参数测试问题。

以锂电池为代表的各向异性平板及多层非均质平板的热参数测试，由于测试对象的特殊性，多层薄膜复合、多孔疏松、固液两相，边缘不规则，规格多样，不可加工改变形状尺寸。而像动力锂电池这样的样品，其热相关问题关系着电池的性能、安全性、寿命及使用成本。电池温度较高时可能会产生热失控的风险，温度较低时会降低电池的能量和功率密度。因此，必须对锂电池进行热设计和热管理。导热系数是电池重要的热物理参数之一，反映了电池的导热能力。在电池热模拟中，导热系数等热物性参数接近一个数量级的差异会导致预测的温度梯度也相差一个数量级，因此电池导热系数的准确测量对分析电池的热特性并有针对性地使用热控措施具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对以多层复合板及锂电池为代表的各向异性平板及多层非均质平板的热参数测试，提出了一种基于热成像的平板状样品导热性能测试装置，通过热像仪记录样品表面温度场的演变数据，可同时反演电池的面向导热系数、纵向导热系数、比热容、热扩散系数、接触热阻、界面换热系数、总热阻等多个热参数，避免了传统接触式表面测温引入的不确定因素。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

本发明包括热像仪、可控温恒温槽和隔热板，在所述的可控温恒温槽内设置有待测试的平板状样品，所述的可控温恒温槽通过隔热板将样品控温区与观测区进行隔热分离，所述的隔热板上开槽，用于热像仪对所述的平板状样品的观测；

所述的平板状样品的观测面喷涂有黑体漆，观测面的相对面设置有用于热激励的电热片。

进一步说，所述的隔热板开槽方式为一字槽或者十字槽。

进一步说，还配置有同步加热信号区，用于辅助记录热平板状样品开始加热时刻。

进一步说，在观测区配置有用于消除热像仪温漂的合作黑体。