低温环境下锂离子电池的热失控与产气动力学研究
电池绝热量热仪助力低温老化锂离子电池热失控及产气动力学研究
2025-06-11
研究背景与团队成果
华东理工大学栾伟玲教授团队在《Journal of Energy Storage》（IF：8.9）发表题为《Thermal runaway and gas generation dynamics in aged Lithium - ion batteries under low temperatures》的研究论文。该成果由华东理工大学先进电池系统与安全重点实验室（CPClF）、国家自然科学基金项目（52375144和52205153）、上海市浦江人才计划和东方英才计划等、机构联合支持。
《Journal of Energy Storage》是储能领域的国际知名期刊，专注于系统集成、电网集成、建模和分析、新型储能技术、规模和管理策略、储能系统运营的商业模型以及全球储能发展。
研究目的与仪器应用
本研究借助仰仪科技BAC - 90A小型电池绝热量热仪，结合气相色谱分析等技术手段，深入探究18650型NCA锂离子电池在低温循环条件下的老化机制与热失控特性的内在关联，重点分析低温循环老化对电池热失控产气成分、爆炸风险及喷射火行为的影响规律，为提升锂离子电池低温环境下的安全性提供了理论依据。
本研究中BAC - 90A的应用
1. 热失控测试及产气分析
BAC - 90A小型电池绝热量热仪通过模拟理想绝热环境，可精确测定电池热失控起始温度、热失控最高温度及最大热失控速率等关键热行为参数。搭配定制密封罐装置，可同步实现热失控产气压力测试与气体收集，为电池安全性能评估提供多维度数据支撑。
本研究利用BAC - 90A小型电池绝热量热仪，配套密封罐装置，采用150℃恒温模式，对不同健康状态（SOH：100%~60%）的锂电池开展热失控测试与产气压力监测。通过联用气相色谱仪分析不同SOH电池热失控气体成分及含量变化，揭示了热失控时序与电池热稳定性的关联机制。
2. 产气联用评估热失控产气爆炸风险
基于BAC - 90A记录的压力 - 温度数据与气相色谱仪测得的可燃气体体积分数，运用Le Chatelier公式计算爆炸极限，实现对不同SOH电池产气爆炸危险性的量化评估，为热失控产气爆炸风险预警提供了重要技术支撑。
Table 3 The main components of TR gas generation with different SOHs.Gas100 % SOH (%)90 % SOH (%)80 % SOH (%)70 % SOH (%)60 % SOH (%) H₂28.5324.4221.9221.7817.64 CO4.107.137.628.029.71 CO₂50.5853.0054.7453.0753.38 CH₄11.3711.2611.7112.2012.51 C₂H₄5.223.953.814.756.53 C₂H₆0.160.190.160.120.21 C₃H₆0.030.050.030.020.02
本研究还通过开展不同SOH电池的热失控喷射火行为实验，结合热失控产气参数进行应用场景下的综合特性分析，为储能系统及电动汽车的电池管理系统（BMS）安全设计提供了关键技术指导。
研究总结
本研究通过定性与定量分析，系统阐述了低温老化条件下不同SOH锂离子电池的热失控产气特性与喷射火行为特征。实验获取了包括最高温度、触发时间、产气成分、产气量、爆炸风险指数及喷射火扩散面积等关键参数，全面剖析了不同SOH锂离子电池的安全性能表现。上述研究成果将为提升电池在储能场景及梯次利用过程中的安全性提供重要理论依据与技术支撑。
文章简介
本文介绍华东理工大学栾伟玲教授团队借助仰仪科技BAC - 90A小型电池绝热量热仪，在《Journal of Energy Storage》发表的研究。阐述该研究对低温老化锂离子电池热失控及产气动力学的探究过程，展示仪器应用及关键成果，为电池安全提供理论与技术支持。
SEO关键词
电池绝热量热仪, 低温老化锂离子电池, 热失控, 产气动力学
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