大电池绝热温升测试

　　一、实验原理

　　绝热温升测试用于评估电池在完全绝热条件下(无热量散失)充放电或热失控时的温度变化，是分析电池热安全性的核心方法，尤其适用于大容量锂离子电池(如动力电池、储能电池)。通过模拟极端条件(如过充、短路、高温)，量化电池自产热与温升速率，预测热失控风险。

　　二、实验设备

　　绝热量热仪(Accelerating Rate Calorimeter, ARC)

　　核心设备，提供绝热环境(热量零散失)。

　　典型型号：THT公司EV-ARC、NETZSCH STA 449。

　　高精度温度传感器

　　热电偶(K型或T型)，贴附于电池表面及内部(穿刺型探头)。

　　充放电测试系统

　　支持高倍率充放电(如100A以上)，如Neware BTS-600。

　　数据采集系统

　　同步记录温度、电压、电流、压力(可选)。

　　安全防护装置

　　防爆箱、气体排放系统(处理热失控释放的可燃气体)。

　　三、测试步骤

　　1. 样品准备

　　电池预处理：

　　电池满充满放2次(激活电极)，SOC调至目标值(如100% SOC)。

　　表面清洁，安装温度传感器(至少3点：正极、负极、壳体中部)。

　　绝热环境校准：

　　空载运行ARC，验证腔体绝热性能(温漂≤0.02°C/min)。

　　2. 绝热温升测试

　　触发条件设置：

　　热滥用：以2°C/min加热电池至热失控起始温度(T1)。

　　电滥用：过充至120% SOC(如4.2V锂电充至5.0V)或外部短路(<5mΩ)。

　　数据记录：

　　实时监测温度变化，记录以下关键参数：

　　自加热起始温度(T1)：温升速率≥0.02°C/min时的温度。

　　热失控温度(T2)：温升速率>10°C/min的临界点。

　　z高温度(Tmax)：热失控峰值温度。

　　3. 热失控传播测试(可选)

　　针对模组或电池包，触发单颗电池热失控，观察相邻电池的温升与连锁反应。

　　四、数据处理与分析

　　温升曲线绘制

　　以时间为横轴，电池表面/内部温度为纵轴，标注T1、T2、Tmax。

　　热动力学参数计算

　　温升速率(dT/dt)：分析不同阶段的产热功率。

　　绝热条件下热失控能量(Q)：

    Q=m⋅Cp​⋅(Tmax​−T1​)

　　(mm：电池质量，C_pCp​：电池比热容，典型值1~1.5 J/(g·°C))

　　热失控阈值判定

　　根据T1、T2评估电池热稳定性，对比行业标准(如UN GTR 20)。

　　五、安全注意事项

　　防爆措施

　　测试必须在防爆箱内进行，操作人员穿戴防护装备(防火服、面罩)。

　　安装CO/CH₄气体探测器，及时排出可燃气体。

　　紧急终止条件

　　温度超过300°C或压力骤升时，自动注入惰性气体(如N₂)抑制反应。

　　废弃物处理

　　热失控后电池按危险废物处理，避免环境污染。

　　六、测试标准与认证

　　七、测试报告关键内容

　　测试条件

　　电池型号、SOC、触发方式(热/电滥用)、绝热环境参数。

　　结果分析

　　温升曲线、T1/T2/Tmax、热失控能量计算。

　　风险评估

　　热失控传播可能性、对系统安全的建议(如隔热设计、冷却策略)。

　　八、应用案例

　　某200Ah储能电池测试结果：

　　T1：145°C(电解液分解起始温度)

　　T2：210°C(隔膜破裂，内短路加剧)

　　Tmax：680°C(正极释氧与电解质剧烈反应)

　　结论：需在模组内增加气凝胶隔热层，阻断热蔓延。

　　九、常见问题与解决