ARC绝热量热测试全解析：HWS流程与特征温度判读

摘要：绝热加速量热仪（ARC）是评估锂离子电池热安全性的核心仪器。本文系统解析ARC的工作原理与"加热-等待-搜寻（HWS）"测试流程，详细介绍T1自产热起始温度、T2热失控触发温度、T3热失控最高温度等特征参数的判读方法，并梳理测试准备、数据采集要点及T/CSAE 344-2024、GB 38031-2025等标准体系要求，为企业开展电池热安全摸底测试提供操作级参考。

一、ARC：把电池"关进"绝热房间

电池热安全评估的核心难点在于：真实热失控往往发生在电池自身产热无法及时散失的"准绝热"条件下，而常规恒温烘箱测试会因环境吸热掩盖自放热信号。绝热加速量热仪（ARC）通过精确控制样品环境温度，使其始终与样品温度保持一致，营造近似绝热的测试环境，从而让样品的温度变化完全由其自身热反应过程决定，实时记录温度、压力等数据，得到自放热起始温度、放热速率、反应热等关键参数。热安全团队（thermsafe.cn）配备完善的ARC测试能力，本文基于团队测试实践与公开标准要求，梳理ARC测试的完整技术路径。

二、HWS（加热-等待-搜寻）测试流程

ARC测试严格遵循"加热-等待-搜寻"循环，其本质是逐步逼近自放热起点的"温度扫描"：

加热阶段：从预设起始温度（典型值50℃）出发，按设定温度步阶（典型值5℃）逐步加热样品。
等待阶段：温度跃升后进入等待模式，确保样品、容器与量热腔体达到热平衡。
搜寻阶段：实时监测温升速率，一旦超过阈值（通常0.02℃/min），判定样品进入自放热阶段。
绝热追踪阶段：量热仪温度与样品温度同步追踪，构建近乎理想的绝热环境，直至主热电偶温度超过设定上限（典型值300℃）后进入冷却阶段。

该流程的核心价值在于：通过"搜寻"而非"持续加热"，避免外部热源掩盖电池自身的微弱自放热信号，从而准确定位热稳定性的边界温度。

[图片：测试场景]

三、特征温度体系：T1/T2/T3的工程含义

行业内通常以三个特征温度刻画电池热失控过程（参见T/CSAE 344-2024《锂离子动力蓄电池热失控绝热量热测试方法》）：

特征参数	定义	工程含义
T1 自产热起始温度	电池开始出现可检测自放热的最低温度（由搜寻阶段测得的内置热电偶温度确定）	反映热稳定性边界，是材料与电芯安全裕度的第一指标
T2 热失控触发温度	内置热电偶温升速率连续不小于1℃/s时的温度；全程未达阈值时取温升速率剧烈变化转折点	表征热失控是否进入不可逆阶段，是判定"是否失控"的关键
T3 热失控最高温度	热失控过程中内置热电偶记录的最高温度	反映热失控烈度与潜在火灾风险等级
总放热量	按热平衡公式由绝热温升与比热容积分得到	用于热蔓延仿真与热障设计输入

通过T1、T2、T3及总放热量，可对比不同容量、不同体系、不同荷电状态电池的本征安全性，将"冒烟、起火、爆炸"等难以量化的主观评价转化为可复现的数值指标。实验数据表明，不同正极体系与不同SOC状态下，T1与T2的差值及T3峰值存在显著差异，这些差异正是安全边界设计与预警阈值设定的直接依据。

四、测试准备与数据采集要点

ARC测试结果的可靠性高度依赖测试准备细节：

校准：测试前需对ARC进行标准校准，确保温度与压力通道精度。
固定：被测电池单体置于绝热腔并用支架夹具固定，使其悬空，避免直接接触腔体造成额外导热路径。
热电偶布置：主热电偶用耐高温胶带贴紧电池大面形心位置，并辅以机械夹持防止脱落；内置热电偶采样间隔典型值0.1s。
多维度记录：同步采集温度（内外热电偶）、电压、压力、气体成分与视频，为热失控全过程复盘提供完整证据链。
数据处理：由HWS曲线提取T1/T2/T3及总放热量；热失控放热总能量按热平衡公式计算。

[图片：相关示意图]

五、标准体系与行业趋势

ARC测试已深度融入国内外电池安全标准体系：T/CSAE 344-2024规范了ARC测试流程与特征温度定义；GB 38031-2025要求动力电池完成单体→模组→系统全层级热失控测试；GB/T 36276覆盖电力储能电池绝热温升测试；UL 9540A用于储能系统热失控火灾蔓延评估；ASTM E1981-22可用于电池材料热稳定性分析。行业趋势呈现三个方向：测试标准化（统一触发与判读方法）、全层级覆盖（从材料到系统逐级验证）、多维度数据记录（压力、气体、视频协同取证）。

对电池企业而言，建立基于ARC的测试数据库（覆盖不同SOC、不同老化状态）是前瞻性安全设计的基础设施。热安全团队（thermsafe.cn）可协助企业完成从测试方案设计、执行到数据分析的全流程服务，支撑产品安全认证与设计迭代。

六、总结

ARC绝热量热测试以"加热-等待-搜寻"流程精准捕捉电池自放热起点，以T1/T2/T3特征温度体系将热安全性量化为可对比的工程指标。随着T/CSAE 344-2024与GB 38031-2025等标准的落地，ARC测试已从科研工具演进为产品合规与安全设计的必备环节。精准测试、科学判读、数据驱动，仍是电池热安全管理的核心方法论。

参考文献

[1] T/CSAE 344-2024 锂离子动力蓄电池热失控绝热量热测试方法.
[2] GB 38031-2025 电动汽车用动力蓄电池安全要求.
[3] GB/T 36276 电力储能用锂离子电池.
[4] UL 9540A 储能系统热失控火灾蔓延评估方法.
[5] ASTM E1981-22 热稳定性评估标准.

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热安全团队面向新能源行业提供以下专业测试服务：
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· 锂电池宽温域变温比热容测试（差示绝热追踪法）
· 绝热环境锂电池充放电产热测试
· 锂电池失控产气测试
· 方壳/硬壳电池导热系数测定（两状态法无损测试）
· 锂电池ARC过充热失控测试（电滥用触发）
· 硬壳/方壳电池导热系数及接触热阻参数测定（储热-释放两状态法）
· GB/T 36276电池绝热温升测试
· ARC针刺热失控测试

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