2025-04-25
锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命等优势，在新能源汽车、储能系统、消费电子等领域得到了广泛应用 ，成为了现代社会不可或缺的能源存储设备。就拿新能源汽车来说，近年来其销量呈现爆发式增长，这背后离不开锂离子电池技术的支撑，让车辆拥有更长的续航里程 ；在储能领域，锂离子电池也被大量应用于电网调峰、分布式能源存储等场景，助力可再生能源的高效利用。
然而，锂离子电池的安全问题却一直如影随形，尤其是热失控现象，成为了行业发展的 “心腹大患”。热失控一旦发生，电池内部会发生一系列剧烈的化学反应，产生大量的热量和气体，导致电池温度急剧升高，压力迅速增大，最终可能引发起火、爆炸等严重事故，对人们的生命财产安全构成巨大威胁。近年来，因锂电池热失控引发的事故频频见诸报端。在2021年4月16日，北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目发生火灾爆炸，事故造成1人遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤 ，经调查，事故直接原因系西电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障，引发电池热失控起火；当地时间2023年9月20日，美国加利福尼亚州蒙特雷太平洋瓦电公司的一个变电站着火，火源是由变电站中特斯拉的巨型电池储能设备引发的，火灾发生后，附近居民被紧急撤离，大火还导致道路被封锁。这些触目惊心的案例，一次次为我们敲响了锂电池安全的警钟，也让热失控问题成为了整个行业亟待攻克的难题。
热失控的本质，是电池内部的放热反应不断累积，最终引发的一种链式反应。当电池受到外部因素（如过充、过热、机械滥用等）或内部因素（如电池材料老化、内部短路等）的影响时，电池内部会开始发生一系列复杂的化学反应 。这些反应会产生热量，如果热量不能及时散发出去，就会导致电池温度升高。随着温度的升高，更多的化学反应被触发，产生更多的热量，形成一个恶性循环。当温度升高到一定程度时，电池内部的电解液会分解，产生大量的可燃气体，如氢气、甲烷等；同时，电池的正负极材料也会发生分解，释放出更多的热量和氧气。在这种情况下，一旦遇到火源或合适的条件，就会引发燃烧或爆炸，造成严重的安全事故。
为了有效解决锂电池热失控问题，保障锂电池的安全性能，我们需要一种能够精准检测电池热稳定性的工具，而绝热加速量热仪（ARC）正是这样的 “利器”。它就像是锂电池安全评估的 “金标准”，能够在近似真实使用场景的绝热环境中，对电池的热性能进行全面、深入的分析，精准捕捉热失控的关键参数，为电池的设计、生产、使用全周期提供可靠的安全保障。无论是电池研发阶段的材料筛选、性能优化，还是生产过程中的质量控制，亦或是使用环节的安全监测，ARC都发挥着不可替代的重要作用，帮助我们更好地了解锂电池的热行为，提前发现潜在的安全隐患，采取有效的措施加以防范，从而推动锂离子电池技术的安全、可持续发展。
ARC作为检测锂电池热稳定性的关键设备，其核心在于独特的测试原理，尤其是 “加热 - 等待 - 搜寻”（HWS）模式，堪称破译锂电池热失控密码的 “密钥” 。
在HWS模式下，ARC首先进入加热阶段，就像是为电池精心打造一个逐步升温的 “摇篮”。它会以预设的步长，小心翼翼地逐步提升温度，这个过程是在为电池创造一个可控的初始环境，就好比我们在做化学实验时，缓慢调节温度，让反应在我们期望的节奏下开始 。每一次温度的提升，都是对电池热反应的一次温和 “试探”，为后续更深入的测试奠定基础。
紧接着是等待阶段，这一阶段至关重要，它就像是暴风雨来临前的平静。在这个阶段，炉体和样品的温度会趋于稳定，ARC就像是一位耐心的守护者，等待热惯性带来的干扰彻底消除，确保后续检测的精度。就如同我们在测量体温时，需要让体温计在腋下停留一段时间，等体温计和身体温度完全平衡后，才能得到准确的体温数据一样，ARC在等待阶段也是为了让电池和炉体达到最佳的热平衡状态，以便更精准地捕捉电池的热反应信号。
当等待阶段结束，ARC便进入了紧张刺激的搜寻阶段，这是整个HWS模式的核心环节，也是ARC展现其 “火眼金睛” 的时刻。在这个阶段，ARC会像一位高度警觉的侦察兵，实时监测电池的温升速率。一旦温升速率超过0.02℃/min这个关键阈值，就如同触发了警报一样，ARC会立即进入绝热追踪模式。在绝热追踪模式下，炉体温度会像影子一样紧紧跟随样品温度的变化，实现同步调整，确保整个测试过程中热量零流失，就像是为电池打造了一个绝对密封的 “绝热密室”，让电池在里面尽情释放热量，而ARC则在一旁全程记录下温度、压力随时间变化的动态曲线，这些曲线就像是电池热反应的 “心电图”，蕴含着热失控的关键信息 。
在锂电池热分析领域，传统的热分析技术如差示扫描量热法（DSC）、差热分析法（DTA）等曾经占据着重要地位，它们为我们初步了解锂电池的热性能提供了帮助 。然而，随着锂电池技术的飞速发展，对热分析技术的要求也越来越高，ARC凭借其独特的优势，逐渐成为了锂电池热分析的首选工具。
ARC的灵敏度堪称顶尖，就像是一位拥有超级敏锐嗅觉的猎犬，能够检测到低至0.005℃/min的微弱温升。这种超高的灵敏度，使得ARC能够在锂电池热失控的早期阶段，就捕捉到那些极其微弱的自放热信号，为我们提前预警热失控风险提供了可能。而传统的DSC、DTA等技术，在面对如此微弱的信号时，往往显得力不从心，容易错过热失控的早期迹象。
ARC具有很强的兼容性，它就像是一个万能的 “测试平台”，能够支持从电极材料、电解液到全尺寸电芯（如280Ah磷酸铁锂电池）的多规格测试。无论是小巧的纽扣电池，还是大型的动力电池，ARC都能轻松应对，满足不同类型锂电池的测试需求。而传统的热分析技术，由于设备结构和测试原理的限制，往往只能对特定规格的样品进行测试，无法像ARC这样实现全范围的覆盖。
在参数获取方面，ARC也表现得十分出色，它就像是一位知识渊博的学者，能够同步输出初始分解温度、放热速率、活化能等30 + 热特性参数，完整地还原锂电池热反应的历程。通过这些丰富的参数，我们可以从多个角度深入了解锂电池的热性能，为电池的设计、优化提供全面的数据支持。相比之下，传统热分析技术能够提供的参数相对较少，无法满足我们对锂电池热性能深入研究的需求。
ARC还具备强大的功能拓展性，它就像是一个不断进化的 “变形金刚”，可以搭配充放电、针刺、产气检测模块，模拟电滥用、机械滥用等复杂场景。通过这些功能模块的组合，我们可以在实验室环境中，尽可能真实地模拟锂电池在实际使用过程中可能遇到的各种情况，从而更准确地评估锂电池的安全性能。而传统热分析技术，功能相对单一，很难实现如此多样化的测试场景模拟。
锂电池的热失控问题，追根溯源往往与电池内部材料的热稳定性密切相关 。ARC就像是一位洞察力敏锐的 “侦探”，能够深入到锂电池材料的微观世界，对正负极材料、电解液及其混合物进行热分解测试，从而揭示热失控的化学本质 。
在众多锂电池材料中，高镍正极材料由于其高能量密度的优势，近年来被广泛应用于锂离子电池中，但其热稳定性较差的问题也一直备受关注。通过TAC-500A对高镍正极材料与电解液的混合物进行热分解测试，我们能清晰地看到热失控的 “种子” 是如何埋下的 。实验结果显示，这种混合物的起始分解温度较单一材料显著降低，这一现象有力地证实了界面反应是热失控的重要诱因。在热分解过程中，高镍正极材料与电解液之间发生了复杂的化学反应，这些反应产生的热量逐渐积累，最终引发热失控。
结合动力学参数分析，ARC能够像一位精准的 “导航仪”，精准定位SEI膜分解、正极材料晶格坍塌等关键反应步骤 。SEI膜是在电池首次充放电过程中，电解液在负极表面发生还原反应形成的一层固态电解质界面膜，它对电池的性能和安全性有着重要影响。当电池温度升高时，SEI膜会逐渐分解，释放出热量和气体，这是热失控的早期信号之一。而正极材料晶格坍塌则是热失控进入更严重阶段的标志，它会导致正极材料的结构破坏，进一步加剧热失控反应。通过对这些关键反应步骤的精准定位，我们能够为材料改性提供有力的数据支撑，例如研发新型的电解液添加剂，改善SEI膜的稳定性；或者对高镍正极材料进行表面包覆处理，提高其热稳定性，从源头上降低锂电池热失控的风险。
当我们将视角从材料层面上升到单体电芯层面，ARC同样能大显身手，帮助我们解构热失控的 “全过程” 。利用BAC-420A对280Ah磷酸铁锂电芯进行测试，就如同为电芯做了一次全面的 “体检”，能够获取自放热起始温度（Tonset）、热失控起始温度（TTR）、最高温度（Tmax）等核心参数 。这些参数就像是热失控过程的 “坐标”，为我们描绘出热失控的发展轨迹。
从实际测试数据来看，TTR越低、Tmax越高，电池热失控风险越高，这就像是一个危险信号，提醒我们要格外关注这类电池的安全问题 。高荷电状态（如100% SOC）对电池热稳定性的影响也十分显著，它会显著降低TTR并提升Tmax，这也进一步验证了 “电量越高热稳定性越差” 的行业共识 。当电池处于高荷电状态时，电池内部储存了大量的能量，一旦受到外界因素的刺激，就更容易引发热失控反应。因此，在电池的使用过程中，合理控制电池的荷电状态，避免长时间处于高荷电状态，对于提高电池的安全性具有重要意义。
在锂电池热失控过程中，产气行为是一个关键因素，它与热失控引发的燃爆事故密切相关 。ARC搭配密封罐体或GC-MS分析仪，就像是为我们打开了一扇观察热失控产气行为的 “窗户”，能够同步监测热失控过程中H₂、CO等可燃气体的产生速率与成分变化 。
以160Ah磷酸铁锂电池在产气实验中的表现为例，通过压力曲线与理想气体方程，我们能够像一位精准的 “计量员”，精确计算产气速率 。在热失控初期，电池内部的化学反应逐渐加剧，产生的气体不断增多，压力曲线也随之上升。根据理想气体方程PV=n
以160Ah磷酸铁锂电池在产气实验中的表现为例，通过压力曲线与理想气体方程，我们能够像一位精准的 “计量员”，精确计算产气速率 。在热失控初期，电池内部的化学反应逐渐加剧，产生的气体不断增多，压力曲线也随之上升。根据理想气体方程PV = nRT（其中P为压力，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T为温度），我们可以通过测量得到的压力和温度数据，计算出气体的物质的量，进而得到产气速率 。结合爆炸下限（LFL）分析，我们能像一位专业的 “风险评估师”，评估燃爆风险等级。爆炸下限是指可燃气体与空气混合后，遇火源能发生爆炸的最低浓度。当产气速率较高，且产生的可燃气体浓度接近或超过爆炸下限时，电池发生燃爆的风险就会大大增加。通过对产气行为的深入分析，我们能够提前预测热失控引发的燃爆风险，为采取相应的安全措施提供依据，如优化电池的散热结构，增加通风设施，降低可燃气体的浓度，从而有效降低热失控带来的危害。
锂电池在实际使用过程中，可能会面临各种极端的滥用场景，如过充、短路、针刺等，这些情况都有可能引发热失控，对使用者的生命财产安全构成严重威胁 。ARC通过外接功能模块，就像是一位勇敢的 “挑战者”，能够还原电池在这些极端条件下的热行为，为电池包热管理系统设计、安全阈值设定提供关键数据 。
充放电模块就像是一个 “电量调节器”，能测试不同循环次数对电池产热的影响 。随着循环次数的增加，电池内部的材料会逐渐老化，电池的性能也会下降，产热也会相应增加。通过充放电模块的测试，我们可以了解电池在不同循环次数下的产热规律，为电池的寿命预测和维护提供参考 。针刺模块则像是一个 “危险模拟者”，可模拟机械损伤引发的内短路过程 。当电池受到针刺等机械损伤时，内部的电极可能会发生短路，导致电流急剧增大，产生大量的热量，进而引发热失控。通过针刺模块的模拟测试，我们可以研究内短路引发热失控的机理，评估电池在这种极端情况下的安全性能，为电池的结构设计和防护措施提供依据，如增加电池的防护层，采用更安全的电极材料，提高电池的抗针刺能力，从而提高电池在实际使用中的安全性。
作为专业第三方检测机构，合肥格朗检测依托先进的ARC设备与技术，构建了覆盖 “材料 - 单体 - 系统” 的全维度测试体系：
大容量腔体：支持长边≤1500mm的电芯测试，满足储能电池、动力锂电池的规格要求。无论是比亚迪推出的长边尺寸超过1米的刀片电池，还是海基新能源的375Ah产品、亿纬锂能的560Ah的LF560K电池，格朗检测的设备都能轻松应对，为不同规格电池的安全测试提供可能。
高精度控制：自放热检测灵敏度达0.005℃/min，壁样温差＜0.1℃，确保数据可靠性。在对高镍三元电池进行测试时，如此高的检测灵敏度和极小的壁样温差，能够精准捕捉电池在热失控早期极其微弱的自放热信号，为后续的安全分析提供可靠的数据基础。
安全防护：配备爆破片、泄压阀与智能报警系统，保障高危测试环境下的人员与设备安全。当电池在测试过程中发生热失控，内部压力急剧升高时，爆破片和泄压阀能够及时动作，释放压力，防止爆炸等严重事故的发生；同时，智能报警系统会立即发出警报，提醒工作人员采取相应措施，全方位保障人员和设备的安全。
联合分析能力：创新实现 “绝热热失控 - 产气成分 - 动力学参数” 多维度关联分析，例如通过正极材料XRD晶体结构变化，解释高SOC电池热失控更剧烈的本质原因。在对高镍正极材料的研究中，通过XRD分析发现，高SOC下正极材料脱锂程度高，晶体结构变化导致材料稳定性下降，从而揭示了高SOC电池热失控更剧烈的内在机制，为电池材料的优化提供了方向。
效率提升：采用加热丝辅助加热方案，实验周期较传统方法缩短50%，满足企业快速迭代的研发需求。在如今电池技术飞速发展的时代，企业需要不断推出新的电池产品以满足市场需求。格朗检测的这一技术优势，能够让企业在更短的时间内完成电池的热安全测试，加快产品研发进程，抢占市场先机。
标准合规：严格遵循GB/T 36276、UL 9540A等国内外标准，出具具备CNAS/CMA资质的权威报告。无论是国内的新能源汽车企业，还是国际上的储能电池厂商，在产品进入市场前都需要满足相关的标准和法规要求。格朗检测凭借其严格的标准遵循和权威的资质认证，为企业提供的测试报告具有广泛的认可度，帮助企业顺利通过各种认证和检测。
某动力锂电池企业在新品开发中，通过格朗检测的ARC测试发现，某型号电芯在80% SOC时TTR较设计值低15℃，及时优化电解液配方后，TTR提升20℃，热失控风险显著降低。在这个案例中，格朗检测的ARC测试就像是为电池做了一次精准的 “体检”，及时发现了潜在的安全隐患。企业根据测试结果，对电解液配方进行优化，成功提升了电池的热稳定性，降低了热失控风险，确保了产品的安全性和可靠性。
此外，在储能电池组热蔓延测试中，通过不同SOC电芯的级联反应数据，协助客户完成BMS（电池管理系统）的安全策略升级。储能电池组在实际使用中，一旦有一个电芯发生热失控，可能会引发周围电芯的热失控，形成热蔓延现象。格朗检测通过对不同SOC电芯的级联反应数据进行深入分析，为客户提供了详细的热蔓延特性信息。客户根据这些信息，对BMS的安全策略进行升级，例如优化电池的充放电控制策略，加强热管理系统的监控和调节能力，从而有效防止热蔓延的发生，保障储能电池组的安全运行。
从实验室的材料研发到产线的质量管控，ARC测试始终是锂电池安全的 “守护者”。合肥格朗检测作为行业技术前沿的践行者，正通过精准的检测技术与深度的数据分析，助力企业破解热失控难题，推动锂电池产业向更安全、更高效的方向迈进。无论是电池生产企业、新能源车企，还是储能系统集成商，掌握ARC测试的核心逻辑与数据应用，就能在电池安全的 “赛道” 上抢占先机。毕竟，在锂电池的世界里，安全永远是第一竞争力。
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锂电池安全测试硬核解析：ARC如何精准捕捉热失控“导火索”？
2025-04-25
一、锂电池安全隐患：热失控为何成为 “头号公敌”？
锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命等优势，在新能源汽车、储能系统、消费电子等领域得到了广泛应用 ，成为了现代社会不可或缺的能源存储设备。就拿新能源汽车来说，近年来其销量呈现爆发式增长，这背后离不开锂离子电池技术的支撑，让车辆拥有更长的续航里程 ；在储能领域，锂离子电池也被大量应用于电网调峰、分布式能源存储等场景，助力可再生能源的高效利用。
然而，锂离子电池的安全问题却一直如影随形，尤其是热失控现象，成为了行业发展的 “心腹大患”。热失控一旦发生，电池内部会发生一系列剧烈的化学反应，产生大量的热量和气体，导致电池温度急剧升高，压力迅速增大，最终可能引发起火、爆炸等严重事故，对人们的生命财产安全构成巨大威胁。近年来，因锂电池热失控引发的事故频频见诸报端。在2021年4月16日，北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目发生火灾爆炸，事故造成1人遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤 ，经调查，事故直接原因系西电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障，引发电池热失控起火；当地时间2023年9月20日，美国加利福尼亚州蒙特雷太平洋瓦电公司的一个变电站着火，火源是由变电站中特斯拉的巨型电池储能设备引发的，火灾发生后，附近居民被紧急撤离，大火还导致道路被封锁。这些触目惊心的案例，一次次为我们敲响了锂电池安全的警钟，也让热失控问题成为了整个行业亟待攻克的难题。
热失控的本质，是电池内部的放热反应不断累积，最终引发的一种链式反应。当电池受到外部因素（如过充、过热、机械滥用等）或内部因素（如电池材料老化、内部短路等）的影响时，电池内部会开始发生一系列复杂的化学反应 。这些反应会产生热量，如果热量不能及时散发出去，就会导致电池温度升高。随着温度的升高，更多的化学反应被触发，产生更多的热量，形成一个恶性循环。当温度升高到一定程度时，电池内部的电解液会分解，产生大量的可燃气体，如氢气、甲烷等；同时，电池的正负极材料也会发生分解，释放出更多的热量和氧气。在这种情况下，一旦遇到火源或合适的条件，就会引发燃烧或爆炸，造成严重的安全事故。
为了有效解决锂电池热失控问题，保障锂电池的安全性能，我们需要一种能够精准检测电池热稳定性的工具，而绝热加速量热仪（ARC）正是这样的 “利器”。它就像是锂电池安全评估的 “金标准”，能够在近似真实使用场景的绝热环境中，对电池的热性能进行全面、深入的分析，精准捕捉热失控的关键参数，为电池的设计、生产、使用全周期提供可靠的安全保障。无论是电池研发阶段的材料筛选、性能优化，还是生产过程中的质量控制，亦或是使用环节的安全监测，ARC都发挥着不可替代的重要作用，帮助我们更好地了解锂电池的热行为，提前发现潜在的安全隐患，采取有效的措施加以防范，从而推动锂离子电池技术的安全、可持续发展。
二、ARC测试原理：如何在 “绝热密室” 中破译热失控密码？
（一）HWS模式：从 “精准加热” 到 “智能追踪” 的三步法
ARC作为检测锂电池热稳定性的关键设备，其核心在于独特的测试原理，尤其是 “加热 - 等待 - 搜寻”（HWS）模式，堪称破译锂电池热失控密码的 “密钥” 。
在HWS模式下，ARC首先进入加热阶段，就像是为电池精心打造一个逐步升温的 “摇篮”。它会以预设的步长，小心翼翼地逐步提升温度，这个过程是在为电池创造一个可控的初始环境，就好比我们在做化学实验时，缓慢调节温度，让反应在我们期望的节奏下开始 。每一次温度的提升，都是对电池热反应的一次温和 “试探”，为后续更深入的测试奠定基础。
紧接着是等待阶段，这一阶段至关重要，它就像是暴风雨来临前的平静。在这个阶段，炉体和样品的温度会趋于稳定，ARC就像是一位耐心的守护者，等待热惯性带来的干扰彻底消除，确保后续检测的精度。就如同我们在测量体温时，需要让体温计在腋下停留一段时间，等体温计和身体温度完全平衡后，才能得到准确的体温数据一样，ARC在等待阶段也是为了让电池和炉体达到最佳的热平衡状态，以便更精准地捕捉电池的热反应信号。
当等待阶段结束，ARC便进入了紧张刺激的搜寻阶段，这是整个HWS模式的核心环节，也是ARC展现其 “火眼金睛” 的时刻。在这个阶段，ARC会像一位高度警觉的侦察兵，实时监测电池的温升速率。一旦温升速率超过0.02℃/min这个关键阈值，就如同触发了警报一样，ARC会立即进入绝热追踪模式。在绝热追踪模式下，炉体温度会像影子一样紧紧跟随样品温度的变化，实现同步调整，确保整个测试过程中热量零流失，就像是为电池打造了一个绝对密封的 “绝热密室”，让电池在里面尽情释放热量，而ARC则在一旁全程记录下温度、压力随时间变化的动态曲线，这些曲线就像是电池热反应的 “心电图”，蕴含着热失控的关键信息 。
（二）对比传统热分析技术：ARC的四大核心优势
在锂电池热分析领域，传统的热分析技术如差示扫描量热法（DSC）、差热分析法（DTA）等曾经占据着重要地位，它们为我们初步了解锂电池的热性能提供了帮助 。然而，随着锂电池技术的飞速发展，对热分析技术的要求也越来越高，ARC凭借其独特的优势，逐渐成为了锂电池热分析的首选工具。
ARC的灵敏度堪称顶尖，就像是一位拥有超级敏锐嗅觉的猎犬，能够检测到低至0.005℃/min的微弱温升。这种超高的灵敏度，使得ARC能够在锂电池热失控的早期阶段，就捕捉到那些极其微弱的自放热信号，为我们提前预警热失控风险提供了可能。而传统的DSC、DTA等技术，在面对如此微弱的信号时，往往显得力不从心，容易错过热失控的早期迹象。
ARC具有很强的兼容性，它就像是一个万能的 “测试平台”，能够支持从电极材料、电解液到全尺寸电芯（如280Ah磷酸铁锂电池）的多规格测试。无论是小巧的纽扣电池，还是大型的动力电池，ARC都能轻松应对，满足不同类型锂电池的测试需求。而传统的热分析技术，由于设备结构和测试原理的限制，往往只能对特定规格的样品进行测试，无法像ARC这样实现全范围的覆盖。
在参数获取方面，ARC也表现得十分出色，它就像是一位知识渊博的学者，能够同步输出初始分解温度、放热速率、活化能等30 + 热特性参数，完整地还原锂电池热反应的历程。通过这些丰富的参数，我们可以从多个角度深入了解锂电池的热性能，为电池的设计、优化提供全面的数据支持。相比之下，传统热分析技术能够提供的参数相对较少，无法满足我们对锂电池热性能深入研究的需求。
ARC还具备强大的功能拓展性，它就像是一个不断进化的 “变形金刚”，可以搭配充放电、针刺、产气检测模块，模拟电滥用、机械滥用等复杂场景。通过这些功能模块的组合，我们可以在实验室环境中，尽可能真实地模拟锂电池在实际使用过程中可能遇到的各种情况，从而更准确地评估锂电池的安全性能。而传统热分析技术，功能相对单一，很难实现如此多样化的测试场景模拟。
三、从材料到系统：ARC如何实现锂电池安全的 “全链路诊断”？
（一）材料级：追溯热失控 “源头”
锂电池的热失控问题，追根溯源往往与电池内部材料的热稳定性密切相关 。ARC就像是一位洞察力敏锐的 “侦探”，能够深入到锂电池材料的微观世界，对正负极材料、电解液及其混合物进行热分解测试，从而揭示热失控的化学本质 。
在众多锂电池材料中，高镍正极材料由于其高能量密度的优势，近年来被广泛应用于锂离子电池中，但其热稳定性较差的问题也一直备受关注。通过TAC-500A对高镍正极材料与电解液的混合物进行热分解测试，我们能清晰地看到热失控的 “种子” 是如何埋下的 。实验结果显示，这种混合物的起始分解温度较单一材料显著降低，这一现象有力地证实了界面反应是热失控的重要诱因。在热分解过程中，高镍正极材料与电解液之间发生了复杂的化学反应，这些反应产生的热量逐渐积累，最终引发热失控。
结合动力学参数分析，ARC能够像一位精准的 “导航仪”，精准定位SEI膜分解、正极材料晶格坍塌等关键反应步骤 。SEI膜是在电池首次充放电过程中，电解液在负极表面发生还原反应形成的一层固态电解质界面膜，它对电池的性能和安全性有着重要影响。当电池温度升高时，SEI膜会逐渐分解，释放出热量和气体，这是热失控的早期信号之一。而正极材料晶格坍塌则是热失控进入更严重阶段的标志，它会导致正极材料的结构破坏，进一步加剧热失控反应。通过对这些关键反应步骤的精准定位，我们能够为材料改性提供有力的数据支撑，例如研发新型的电解液添加剂，改善SEI膜的稳定性；或者对高镍正极材料进行表面包覆处理，提高其热稳定性，从源头上降低锂电池热失控的风险。
（二）单体级：解构热失控 “全过程”
热失控特征参数测试
当我们将视角从材料层面上升到单体电芯层面，ARC同样能大显身手，帮助我们解构热失控的 “全过程” 。利用BAC-420A对280Ah磷酸铁锂电芯进行测试，就如同为电芯做了一次全面的 “体检”，能够获取自放热起始温度（Tonset）、热失控起始温度（TTR）、最高温度（Tmax）等核心参数 。这些参数就像是热失控过程的 “坐标”，为我们描绘出热失控的发展轨迹。
从实际测试数据来看，TTR越低、Tmax越高，电池热失控风险越高，这就像是一个危险信号，提醒我们要格外关注这类电池的安全问题 。高荷电状态（如100% SOC）对电池热稳定性的影响也十分显著，它会显著降低TTR并提升Tmax，这也进一步验证了 “电量越高热稳定性越差” 的行业共识 。当电池处于高荷电状态时，电池内部储存了大量的能量，一旦受到外界因素的刺激，就更容易引发热失控反应。因此，在电池的使用过程中，合理控制电池的荷电状态，避免长时间处于高荷电状态，对于提高电池的安全性具有重要意义。
2. 产气行为分析
在锂电池热失控过程中，产气行为是一个关键因素，它与热失控引发的燃爆事故密切相关 。ARC搭配密封罐体或GC-MS分析仪，就像是为我们打开了一扇观察热失控产气行为的 “窗户”，能够同步监测热失控过程中H₂、CO等可燃气体的产生速率与成分变化 。
以160Ah磷酸铁锂电池在产气实验中的表现为例，通过压力曲线与理想气体方程，我们能够像一位精准的 “计量员”，精确计算产气速率 。在热失控初期，电池内部的化学反应逐渐加剧，产生的气体不断增多，压力曲线也随之上升。根据理想气体方程PV=n
以160Ah磷酸铁锂电池在产气实验中的表现为例，通过压力曲线与理想气体方程，我们能够像一位精准的 “计量员”，精确计算产气速率 。在热失控初期，电池内部的化学反应逐渐加剧，产生的气体不断增多，压力曲线也随之上升。根据理想气体方程PV = nRT（其中P为压力，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T为温度），我们可以通过测量得到的压力和温度数据，计算出气体的物质的量，进而得到产气速率 。结合爆炸下限（LFL）分析，我们能像一位专业的 “风险评估师”，评估燃爆风险等级。爆炸下限是指可燃气体与空气混合后，遇火源能发生爆炸的最低浓度。当产气速率较高，且产生的可燃气体浓度接近或超过爆炸下限时，电池发生燃爆的风险就会大大增加。通过对产气行为的深入分析，我们能够提前预测热失控引发的燃爆风险，为采取相应的安全措施提供依据，如优化电池的散热结构，增加通风设施，降低可燃气体的浓度，从而有效降低热失控带来的危害。
（三）系统级：模拟滥用场景 “极限挑战”
锂电池在实际使用过程中，可能会面临各种极端的滥用场景，如过充、短路、针刺等，这些情况都有可能引发热失控，对使用者的生命财产安全构成严重威胁 。ARC通过外接功能模块，就像是一位勇敢的 “挑战者”，能够还原电池在这些极端条件下的热行为，为电池包热管理系统设计、安全阈值设定提供关键数据 。
充放电模块就像是一个 “电量调节器”，能测试不同循环次数对电池产热的影响 。随着循环次数的增加，电池内部的材料会逐渐老化，电池的性能也会下降，产热也会相应增加。通过充放电模块的测试，我们可以了解电池在不同循环次数下的产热规律，为电池的寿命预测和维护提供参考 。针刺模块则像是一个 “危险模拟者”，可模拟机械损伤引发的内短路过程 。当电池受到针刺等机械损伤时，内部的电极可能会发生短路，导致电流急剧增大，产生大量的热量，进而引发热失控。通过针刺模块的模拟测试，我们可以研究内短路引发热失控的机理，评估电池在这种极端情况下的安全性能，为电池的结构设计和防护措施提供依据，如增加电池的防护层，采用更安全的电极材料，提高电池的抗针刺能力，从而提高电池在实际使用中的安全性。
四、格朗检测ARC测试技术：让安全评估更 “精准・高效・智能”
作为专业第三方检测机构，合肥格朗检测依托先进的ARC设备与技术，构建了覆盖 “材料 - 单体 - 系统” 的全维度测试体系：
（一）设备能力：适配全场景测试需求
大容量腔体：支持长边≤1500mm的电芯测试，满足储能电池、动力锂电池的规格要求。无论是比亚迪推出的长边尺寸超过1米的刀片电池，还是海基新能源的375Ah产品、亿纬锂能的560Ah的LF560K电池，格朗检测的设备都能轻松应对，为不同规格电池的安全测试提供可能。
高精度控制：自放热检测灵敏度达0.005℃/min，壁样温差＜0.1℃，确保数据可靠性。在对高镍三元电池进行测试时，如此高的检测灵敏度和极小的壁样温差，能够精准捕捉电池在热失控早期极其微弱的自放热信号，为后续的安全分析提供可靠的数据基础。
安全防护：配备爆破片、泄压阀与智能报警系统，保障高危测试环境下的人员与设备安全。当电池在测试过程中发生热失控，内部压力急剧升高时，爆破片和泄压阀能够及时动作，释放压力，防止爆炸等严重事故的发生；同时，智能报警系统会立即发出警报，提醒工作人员采取相应措施，全方位保障人员和设备的安全。
（二）技术优势：不止于 “测数据”，更懂 “解难题”
联合分析能力：创新实现 “绝热热失控 - 产气成分 - 动力学参数” 多维度关联分析，例如通过正极材料XRD晶体结构变化，解释高SOC电池热失控更剧烈的本质原因。在对高镍正极材料的研究中，通过XRD分析发现，高SOC下正极材料脱锂程度高，晶体结构变化导致材料稳定性下降，从而揭示了高SOC电池热失控更剧烈的内在机制，为电池材料的优化提供了方向。
效率提升：采用加热丝辅助加热方案，实验周期较传统方法缩短50%，满足企业快速迭代的研发需求。在如今电池技术飞速发展的时代，企业需要不断推出新的电池产品以满足市场需求。格朗检测的这一技术优势，能够让企业在更短的时间内完成电池的热安全测试，加快产品研发进程，抢占市场先机。
标准合规：严格遵循GB/T 36276、UL 9540A等国内外标准，出具具备CNAS/CMA资质的权威报告。无论是国内的新能源汽车企业，还是国际上的储能电池厂商，在产品进入市场前都需要满足相关的标准和法规要求。格朗检测凭借其严格的标准遵循和权威的资质认证，为企业提供的测试报告具有广泛的认可度，帮助企业顺利通过各种认证和检测。
（三）应用案例：从研发到量产的全周期护航
某动力锂电池企业在新品开发中，通过格朗检测的ARC测试发现，某型号电芯在80% SOC时TTR较设计值低15℃，及时优化电解液配方后，TTR提升20℃，热失控风险显著降低。在这个案例中，格朗检测的ARC测试就像是为电池做了一次精准的 “体检”，及时发现了潜在的安全隐患。企业根据测试结果，对电解液配方进行优化，成功提升了电池的热稳定性，降低了热失控风险，确保了产品的安全性和可靠性。
此外，在储能电池组热蔓延测试中，通过不同SOC电芯的级联反应数据，协助客户完成BMS（电池管理系统）的安全策略升级。储能电池组在实际使用中，一旦有一个电芯发生热失控，可能会引发周围电芯的热失控，形成热蔓延现象。格朗检测通过对不同SOC电芯的级联反应数据进行深入分析，为客户提供了详细的热蔓延特性信息。客户根据这些信息，对BMS的安全策略进行升级，例如优化电池的充放电控制策略，加强热管理系统的监控和调节能力，从而有效防止热蔓延的发生，保障储能电池组的安全运行。
五、结语：让ARC成为锂电池的 “安全卫士”
从实验室的材料研发到产线的质量管控，ARC测试始终是锂电池安全的 “守护者”。合肥格朗检测作为行业技术前沿的践行者，正通过精准的检测技术与深度的数据分析，助力企业破解热失控难题，推动锂电池产业向更安全、更高效的方向迈进。无论是电池生产企业、新能源车企，还是储能系统集成商，掌握ARC测试的核心逻辑与数据应用，就能在电池安全的 “赛道” 上抢占先机。毕竟，在锂电池的世界里，安全永远是第一竞争力。