仪器信息网讯 电池内外的温度差，是寿命衰减和安全隐患的重要诱因。可电池"内温"一直难测：塞传感器进去，影响性能还增加成本；靠模型算，又需要精确参数和大量数据。河北工业大学研究团队给出第三条路——拿量热仪当"体温计"，用等温量热法测出电池产热特性，再结合传热理论反推内部温度，最大预测误差控制在3.64℃以内。相关成果以"Accurate non-invasive prediction of battery internal temperature to enhance battery safety"为题，发表在《Cell Reports Physical Science》上。

为什么"内温"这么难测

电池尺寸越大，内外温差问题越突出。目前两条主流路线各有硬伤：

内嵌传感器：直接埋进电芯，会干扰电池性能、推高成本，工艺上也难普及；

模型+算法估计：依赖精确模型参数和大数据训练，工程落地门槛高。

这篇研究的思路绕开了两条老路：不改电池、不装探头，只靠电池在量热仪里充放电时测出的产热功率，配合传热模型完成"外测内推"。

核心方法：量热数据里的三个"热量账单"

团队用等温量热法测了30Ah磷酸铁锂电池在15~45℃、1~5C全工况下的产热特征。

图1 电池等温量热法原理与温度不均匀性模型：(a)量热原理示意（热流→热电元件→冷却板）；(b)对称结构下电池内外温度梯度模型；(c)不同工况下热-电-温特性曲线（图片来源：Cell Reports Physical Science论文）

充电（CC-CV）产热拆成三笔：恒流段产热Q_CC、恒压段产热Q_CV、以及充完电还滞留在电池内部的热量Q_HH；放电（CC）则分成Q_CC和Q_HH两笔。

几个关键数字值得注意：

Q_HH越高，说明热量滞留在电池内部越久。这正是电池温度不均匀、安全风险积累的直接来源。

图2 基于等温量热法的电池内部产热特性分析：充/放电不同倍率下Q_CC、Q_CV、Q_HH占比分布，放电高倍率下Q_HH最高达57%（图片来源：Cell Reports Physical Science论文）

验证与扩展：两个场景、两组误差

有量热条件：结合等温量热数据+传热理论建立内部温度估计方法，用嵌入式热电偶验证，最大预测误差≤3.64℃；

图3 电池原位温度测量及内部温度估计：内置热电偶布设与各温度区间实测/预测曲线，最大预测误差≤3.64℃（图片来源：Cell Reports Physical Science论文）

无量热数据：引入几何近似方法，基于产热比例与热滞后特征反推产热功率，放电过程预测效果更好，最大误差4.79℃，这意味着即使现场没有量热条件，也有办法估算内温。

图4 无量热数据场景下的内部温度估计：基于产热比例与热滞后特征反推产热功率，放电过程最大误差 4.79℃（图片来源：同上，CC-BY）

量热仪从"实验室表征"走向"安全工具"

量热仪的角色在升级：过去等温量热仪主要做材料热特性表征，现在直接变成电池安全的"测量工具"，与纽扣电池DSC、绝热量热国标（GB/T 47188-2026）形成"电池量热"完整内容矩阵；

非侵入式是工程化的关键：不拆电池、不装传感器，意味着这套方法有望进产线质检和BMS标定场景；

热管理设计有了量化抓手：Q_HH占比（57%）直接指示热量滞留，给电池热管理系统设计提供了可量化的优化依据。

研究信息

相关研究以"Accurate non-invasive prediction of battery internal temperature to enhance battery safety"为题发表在《Cell Reports Physical Science》上。

论文链接：

文章来源：仪器信息网