锂电池全生命周期热特性检测解决方案：单体热失控到材料安全性评估

锂电池热安全与热管理全场景测试解决方案：从单体热失控到材料特性分析

2025-05-19

专业提供锂电池全生命周期热特性检测，覆盖单体热失控测试、热管理参数分析及材料安全性评估

核心测试服务分类

1

单体热失控测试

2

热管理参数测试

3

材料热安全性测试

4

产气与燃爆特性测试

■ 锂电池单体热失控测试

1. 热稳定性与失效边界测试

采用BAC系列全尺寸电池绝热量热仪（如BAC-800B、BAC-1000A），模拟热滥用（HWS模式）、电滥用（过充/短路）、机械滥用（针刺/挤压）工况，测定：

    ▶ 自放热起始温度（T_onset）、热失控起始温度（T_TR）

    ▶ 绝热温升（ΔT_ad）、产热功率峰值（(dT/dt)_max）

    ▶ 热失控孕育能量（Q）及质量损失率

    技术优势：支持最大1500mm×1000mm尺寸电芯，耐压达2MPa，兼容高镍三元、固态电池等高危样品。

测试流程

1. 样品预处理：电池充放电至目标SOC状态
2. 仪器校准：基于标准物质（如蓝宝石）校准热容
3. 程序升温：以0.02~1℃/min速率升温，监测自放热
4. 数据采集：实时记录温度、压力、电压变化
5. 报告生成：输出热失控特征参数及风险评估

2. 产气特性与爆炸性分析

结合绝热加速量热仪与GC-MS联用系统，实现：

    ▶ 热失控产气成分（H₂、CO、CH₄等）在线分析

    ▶ 产气速率、产气量及爆炸极限（LFL/UPFL）测试

    ▶ 极限氧浓度（LOC）、最大爆炸压力（P_max）测定

    标准支持：UL9540A、GB/T 36276、ASTM E681等。

典型案例

某客户高镍三元电池热失控测试数据：

测试参数测试结果T_onset135.6℃T_TR187.2℃产气总量45.3L/kgH₂浓度32.7 vol%

■ 锂电池热管理参数测试

1. 热物性参数测定

比热容测试：

    - 差示绝热追踪法（BAC-420A）：覆盖-30℃~65℃，精度±3%

    - 功率补偿等温法（BIC-400A）：实时产热功率监测，分辨率0.1mW

    导热系数测试：

    - 软包电池：3D热物性分析仪（TCA 3DP），非接触式测定面向/纵向导热系数

    - 硬壳电池：两状态法热参数分析仪（TCA 2SC），反演卷芯导热系数与接触热阻

测试原理

比热容测试原理

        基于能量守恒定律，通过精确测量样品与参比物的温度变化，结合已知热流计算比热容：

其中Q为输入热量，ΔT为温升，m为样品质量。

典型数据

某型号18650电池比热容测试结果：

        - 25℃：950 J/(kg·K)

        - 50℃：1020 J/(kg·K)

        - -20℃：880 J/(kg·K)

2. 充放电产热分析

- 绝热模式：追踪温升曲线，计算产热量与比热容

    - 等温模式：维持恒温，直接测量产热功率

    典型数据：

    ▶ 1C放电时，绝热产热量比等温低10-20%（正常温度区间）

    ▶ 低倍率充电吸热时，绝热产热量可能高15-25%

■ 电池材料热安全性测试

1. 电解液安全特性

- 闪点测试（FP CC-420A）：检测电解液燃点（常见值5-40℃）

    - 蒸气压测定（VP TE-1000A）：评估热失控压力贡献

    - 最小点火能：联用闪点仪，测定引燃所需最低能量（低至0.28mJ）

测试方法

• 闭口杯法（CC）：将电解液置于密闭杯中加热，以规定速率搅拌，      定期用小火焰点火，记录首次出现闪火的温度
• 动态蒸气压法：在可控温度下测量电解液蒸气压变化，      拟合Clausius-Clapeyron方程计算蒸发热

2. 电极材料热稳定性

利用绝热加速量热仪（TAC-90A），测定正极材料热分解起始温度、反应活化能等动力学参数，支撑热失控机理研究。

动力学参数计算

基于Arrhenius方程：

其中k为反应速率常数，A为指前因子，E_a为活化能，R为气体常数，T为绝对温度。      通过等转化率法拟合不同升温速率下的DSC曲线，计算E_a随转化率的变化。

■ 热失控产气与燃爆测试

- 产气成分分析：GC-MS联用，检测H₂、CO₂、VOCs等气体浓度

    - 燃爆特性测试：

     ▶ 常压爆炸极限（LFL/UPFL）

     ▶ 高温高压爆炸压力（P_max），最高支持300℃、10MPa

     ▶ 气体燃烧速率（S_u），基于FPV-1200A燃烧速率测试仪

测试设备

• 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）
• 高压反应釜（10MPa，300℃）
• 火焰传播速度测试仪
• 氧指数测定仪

应用场景

• 电池热管理系统设计
• 电池舱通风系统优化
• 热失控蔓延防护设计
• 消防安全标准制定

■ 测试服务流程

1

需求沟通

明确测试项目、样品信息、标准要求

2

方案制定

定制测试方案，确定测试设备与参数

3

样品测试

严格按标准执行测试，实时监控数据

4

报告生成

数据分析，出具专业检测报告

5

技术支持

提供测试结果解读与技术咨询

选择格朗检测的三大理由

• 全链条设备覆盖：从克级材料测试到1500mm超大电芯，适配不同场景
• 多标准兼容：GB、UL、ASTM等国内外标准一站式测试
• 智能数据反演：自主研发算法，误差低于3%，支持热仿真模型校准

热安全检测实验室（ThermSafe）

    服务热线：131-5658-2298 | 技术邮箱：598380203@qq.com

    官网：https://thermsafe.cn

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