在电池研发和生产过程中，了解电池在不同温度条件下的性能表现对于优化电池设计和提高电池安全性至关重要。高温环境会对电池的电化学性能、热稳定性和安全性产生显著影响。因此，开发能够精确模拟高温环境的电池测试夹具成为了电池研究领域的热点之一。高温管式电池测试夹具应运而生，它能够为电池提供稳定的高温测试环境，并准确测量电池的各项性能参数。

一、高温管式电池测试夹具的工作原理

（一）温度控制原理

高温管式电池测试夹具通常采用加热元件和温度传感器来实现精确的温度控制。常见的加热元件包括电阻丝加热炉、红外加热灯等，它们通过电能转化为热能，使夹具内部达到设定的高温。温度传感器则实时监测夹具内的温度，并将信号反馈给温度控制系统。控制系统根据反馈信号调整加热元件的功率，以保持温度的稳定。

（二）电池固定与密封原理

为了确保电池在高温测试过程中的安全性和稳定性，夹具需要具备可靠的电池固定和密封功能。一般采用定制的夹具结构，通过机械夹紧或螺纹连接等方式将电池固定在指定位置。同时，采用耐高温、耐腐蚀的密封材料（如陶瓷密封垫、硅胶密封圈等）对电池进行密封，防止高温气体泄漏和外界杂质进入夹具内部，影响测试结果。

（三）电化学性能测量原理

在高温环境下，电池的电化学性能会发生显著变化。高温管式电池测试夹具通过连接电池的正负极与外部测试设备（如电化学工作站、电池充放电测试仪等），实现对电池的电压、电流、容量、内阻等电化学性能参数的测量。这些测量数据可以帮助研究人员深入了解电池在高温条件下的充放电特性、循环寿命和安全性等方面的性能。

二、高温管式电池测试夹具的设计要点

（一）加热系统设计

（1）加热方式选择
根据测试需求和夹具的尺寸、形状等因素，选择合适的加热方式。对于小型电池测试夹具，电阻丝加热炉具有加热速度快、温度均匀性好的优点；而对于大型或形状复杂的夹具，红外加热灯则可以提供更均匀的加热效果。

（2）加热功率计算
根据夹具的尺寸、保温材料和测试电池的数量等因素，计算所需的加热功率。加热功率过大可能导致温度过高，损坏电池和夹具；加热功率过小则无法达到设定的高温，影响测试结果。

（3）温度均匀性设计
为了确保夹具内温度的均匀性，需要合理设计加热元件的布局和保温结构。采用多层保温材料和合理的风道设计，可以减少热量的散失和温度梯度，提高温度均匀性。

（二）密封系统设计

（1）密封材料选择
选择耐高温、耐腐蚀、弹性和密封性能良好的密封材料。陶瓷密封垫具有优异的耐高温和化学稳定性，适用于高温、高压环境；硅胶密封圈则具有良好的弹性和密封性能，适用于一般的常温到高温环境。

（2）密封结构设计
设计合理的密封结构，确保电池与夹具之间的密封效果。常见的密封结构包括平面密封、锥面密封和螺纹密封等。在密封结构设计中，需要考虑电池的外形尺寸、夹具的加工精度和装配工艺等因素，以保证密封的可靠性。

（三）电气连接与测量系统设计

（1）电气连接设计
设计安全可靠的电气连接方式，确保电池与外部测试设备之间的电气连接稳定。采用高温导线和绝缘材料，防止电气短路和漏电现象的发生。同时，为了减少接触电阻，需要合理设计连接端子的形状和尺寸，并进行表面处理。

（2）测量系统设计
设计高精度的测量系统，准确测量电池的电化学性能参数。选择合适的电化学工作站和电池充放电测试仪，并根据测试需求配置相应的测量电极和传感器。在测量系统设计中，需要考虑信号的采集、放大和处理等环节，以提高测量精度和可靠性。

三、高温管式电池测试夹具的应用

（一）锂离子电池高温性能研究

锂离子电池在高温环境下容易出现热失控、容量衰减等问题。通过高温管式电池测试夹具，可以模拟不同的高温环境，研究锂离子电池在高温条件下的电化学性能变化规律，为锂离子电池的安全设计和应用提供理论依据。

（二）固态电池高温性能评估

固态电池作为一种新型的电池技术，具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点。然而，固态电池在高温环境下的性能表现仍需进一步研究和评估。高温管式电池测试夹具可以为固态电池的高温性能评估提供可靠的测试平台，帮助研究人员优化固态电池的材料和结构设计。

（三）电池热管理系统验证

电池热管理系统对于保证电池在高温环境下的安全性和性能至关重要。高温管式电池测试夹具可以模拟实际应用中的高温环境，结合电池热管理系统进行联合测试，验证热管理系统的有效性和可靠性，为电池热管理系统的优化设计提供依据。

四、技术挑战与解决方案

挑战	​解决方案
接触电阻随温度升高而增大	使用高温合金电极并优化压紧力分布；引入动态校准算法补偿接触电阻变化。
热膨胀导致的机械失效	采用柔性缓冲材料和预留膨胀间隙；选择热膨胀系数匹配的材料组合。
数据采集延迟	升级高速采集卡并优化信号处理算法；采用分布式传感器布局减少传输路径延迟。

 

五、结论

       高温管式电池测试夹具是电池性能测试领域的重要设备，它能够为电池在高温环境下的性能评估提供准确、可靠的测试条件。通过合理设计加热系统、密封系统、电气连接与测量系统等关键部件，可以提高夹具的性能和可靠性。随着电池技术的不断发展，高温管式电池测试夹具也将不断完善和创新，为新能源领域的研究和应用提供更加有力的支持。

产品展示

       SSC-SOFCSOEC12系列高温管式电池测试夹具，适用与固体氧化物电池测试SOFC和电热催化系统评价SOEC；是将直径12mm的电池固定到刚玉管或者石英管中，并配合接头实现SOFC.SOEC的评价分析。电解质支撑结构的三合一复合SOFC/SOEC电池制作好以后，在三合一复合膜的两侧各涂上一层薄的铂浆，再压上铂网，然后在850℃下烧结0.5h后作为电流收集器（集流体）。铂网的面积与电极膜的面积相同，规格为200目。用玻璃密封剂将电池的阳极侧面（向下）密封在石英管的一端，阴极室为大石英管。

产品优势：

（1）阳极面向下时，在阳极室通入的氢气和甲烷等燃料由于密度比空气小会自动向上运动到阳极表面，发生化学反应。阴极的空气（氧气）由于密度与空气相近，在小的压力作用下就会自发地向下运动到阴极发生反应。反之，若将阳极和阴极室倒置，则必须增加阳极和阴极气体的压强才能促使上述效果出现。

（2）电池的阳极面用高温密封陶瓷胶固定在石英管的一端，石英管起到阳极室的作用。用同样的方式得到阴极室，由于受到阴极室石英管的重力，以及电池两端的密封应力，电池很容易受到损坏。在电池夹具中，电池不受来自阴极的压力；由于电池的阴极面处于“自由”状态，电池只受到阳极密封材料的应力。因此，电池受到损坏的可能性大大降低。

（3）将阴极高温内密封转变为低温外密封，用普通胶水或橡皮泥就能很好地完成密封。整个电池测试夹具，以铂丝为导线，外路连接电子负载和电化学工作站。