电芯产热试验是评估锂离子电池(或钠离子电池)热安全性能、热管理设计及热失控风险的核心手段。通过量化电池在不同工况下的产热速率、总产热量及温度分布,可为电池包热设计、BMS 策略和安全标准制定提供关键数据。
主流产热测试方法
1. 加速量热仪(ARC, Accelerating Rate Calorimetry)
原理:绝热环境(热损失 ≈ 0),监测自加热速率(dT/dt)
适用场景:
热失控起始温度(T₁)、z大温升速率(dT/dt)ₘₐₓ
自发放热行为(如存储老化、过充后)
优点:高灵敏度(可检测 0.02°C/min 自热)
缺点:不能模拟充放电工况,仅测被动热行为
2. 等温量热仪(Isothermal Calorimeter)
原理:维持电芯恒温(如 25°C),通过冷却功率反推产热
直接输出:实时产热功率(W)和累计产热量(J)
优势:
可同步进行充放电循环、倍率测试、脉冲工况
分离可逆热与不可逆热(通过正反向电流测试)
典型设备:TA Instruments TAM IV、Setaram BT2.15
这是准确的主动产热测量方法,广泛用于科研与高端开发。
3. 红外热成像 + 表面温度反演
原理:高速红外相机捕捉表面温度场 → 结合热模型反推内部产热
优点:非接触、可视化热点分布
局限:
仅得表面温度,内部产热需建模估算
受发射率、环境反射干扰
适用:快充、局部短路、模组级热分布分析
4. 热电偶阵列 + 能量守恒法(工程常用)
原理:
在电芯表面/内部埋设多点热电偶,结合:

其中 h 为对流换热系数(需标定)
优点:成本低,可集成到测试台架
缺点:精度依赖 hh 的准确性,动态响应滞后
来源:网络
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