18650锂电池热失控总放热量测试案例详解

一、测试项目概述

本次测试聚焦于18650三元锂电池，旨在精准测定其热失控总放热量，为电池热管理设计与热安全管理提供核心参数。由于常用绝热式热分析仪器在应对电池热失控瞬间快速放热时存在温度追踪不及时、量热误差大等问题，格朗检测选用定制型ATC 300A自动氧弹量热仪开展测试工作。

二、测试设备与原理

1. ATC 300A自动氧弹量热仪介绍

氧弹量热仪是测量固体或液体样品热值的重要化学器材。ATC 300A自动氧弹量热仪经定制化改造，适用于电池热失控测试。其基本结构包含氧弹、内筒、外筒、温度传感器、搅拌器、点火装置等。量热系统由这些部件与水共同构成，部分仪器还具备独立的外筒加热、冷却控制系统，营造稳定测量环境。

2. 工作原理

测试时，将1g左右处理好的电池样品置于坩锅中，坩锅放入不锈钢材质的氧弹内。向氧弹中充入30bar压力、理论纯度99.95%的3.5级氧气。通过点火丝和绵线引燃样品，样品在氧弹内高压富氧环境中燃烧。燃烧过程中，坩锅中心温度可达1200°C，氧弹内压力上升，有机物充分燃烧氧化。氢生成水，碳生成二氧化碳，样品中的硫氧化成SO₂、SO₃并溶于水释放硫酸生成热，少量空气中的氮气在高压富氧下氧化为NO₂，溶于水释放硝酸生成热。氧弹周边环绕内桶IV中的水，燃烧产生的热量传递给这些水，通过测量水温变化来计算样品燃烧释放的热量。

三、测试流程

1. 样品准备：选取不同荷电状态（空电/满电）的18650三元锂电池，对电池外观进行检查，确保无明显损坏，记录电池型号、规格、生产批次等信息。

2. 仪器调试与校准：对ATC 300A自动氧弹量热仪进行全面检查，确保氧弹密封性良好，温度传感器、搅拌器、点火装置等部件正常工作。按照仪器操作规程，进行系统热容校准，保证测量数据的准确性。

3. 热失控触发与数据采集：在惰性气氛环境下，利用加热片触发电池热失控。仪器实时监测并记录内筒水温变化、氧弹内压力变化等数据。同时，观察电池热失控过程中的现象，如是否有气体喷射、火光出现等，并做好详细记录。

4. 结果计算与分析：根据测量得到的水温变化数据，结合仪器校准参数，计算电池热失控总放热量。对多次测试数据进行统计分析，研究电池热失控总放热量与荷电状态、电池质量损失等因素之间的关系。

四、测试结果与分析

五、案例总结与行业意义

合肥格朗检测科技有限公司利用定制型ATC 300A自动氧弹量热仪对18650三元锂电池热失控总放热量的测试，获得了精准且具有参考价值的数据。明确了荷电状态、质量损失与热失控总放热量之间的关系，为锂电池热管理设计提供了关键基础参数。在行业层面，有助于电池制造商优化电池设计，提升电池安全性，也为消防安全评估提供了有力的数据支撑，推动整个锂电池行业向更安全、可靠的方向发展。