ARC绝热量热仪锂电池热失控测试全流程详解
一、引言
电池热失控实验是研究电池热安全性的基础手段，也是产品开发与标准符合性验证的关键环节。传统恒温加热方法难以准确模拟电池自放热过程，而绝热加速量热仪通过"保持样品与环境温度同步"的绝热追踪机制，能够在近似绝热条件下完整记录热失控的链式反应历程，输出特征温度、温升速率与绝热温升等关键参数，已成为行业公认的核心测试设备。
二、ARC测试原理
ARC的基本工作原理如下：将样品置于近似绝热的量热环境中，通过外部加热诱发自放热反应；一旦检测到样品自放热（温升速率超过设定阈值），设备随即启动绝热追踪模式，保持样品温度与炉体环境温度同步上升，从而最大限度减少热散失，使样品自身的放热特性得以真实呈现。测试过程中同步记录温度、压力与时间曲线，完整刻画热失控演变过程。
该方法的优势在于：一是能够捕捉自放热起始的临界条件；二是绝热条件放大效应使弱放热信号可被准确识别；三是温度-压力-时间多维数据为动力学与热力学分析提供完整输入。
三、标准测试流程
- 样品准备：电芯按标准进行初始充放电，确定目标SOC并静置平衡；
- 装样与标定：样品置于ARC样品仓，连接测温与测压传感器，完成热容标定；
- 加热-等待-搜寻（HWS）模式：按设定升温步长阶梯加热，每步等待热平衡并搜寻自放热信号；
- 绝热追踪：检测到自放热后进入绝热模式，直至热失控结束；
- 数据记录：全程记录温度、温升速率、压力与时间，测试完成后冷却取样。
实验数据的分析聚焦特征温度、温升速率与产气行为，为电池设计、安全防护与事故预防提供定量依据。
四、图谱解读与关键参数
| 图谱标注点 | 判读依据 | 工程价值 |
|---|---|---|
| 起始分解温度 | 温度曲线明显加速上升的拐点 | 对应自发升温起始温度T1，评估热稳定性起点 |
| 最大放热速率点 | 温升速率曲线斜率最大处 | 对应热失控触发温度T2附近，安全裕度关键指标 |
| 绝热温升 | 失控前后温度差 | 表征失控释放总热量，支撑系统级风险评估 |
此外，温升速率对温度的Arrhenius分析可获得表观活化能，支撑动力学建模；压力曲线与产气组分分析则用于评估火灾与爆炸危险性。
五、标准体系解读
- GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》：大幅调整"绝热温升特性试验"方法，对测试装置与流程提出更严格要求；
- GB 38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》：强化热失控安全要求，包含"无可见烟气进入乘员舱"等强制条款；
- ASTM E1981-22：为加速量热法评估材料热稳定性提供系统化指南，强调产气与压力记录是评估热危害全貌的必要环节。
标准体系的持续升级，推动检测机构与电池企业不断优化测试方法与设备能力，向全尺寸、多通道、高灵敏度方向演进。
六、扩展测试方法
除热失控测试外，围绕电池热安全还发展出一系列互补测试方法：
- 比热容测定：差示扫描量热法（DSC）、绝热量热法与等温量热法各有侧重；绝热温升法基于热平衡方程，通过内置加热器施加已知功率并监测温升反算比热容，可有效消除热散失误差；
- 充放电产热测量：等温量热保持样品温度恒定直接测产热，适合倍率/温度扫描的产热规律研究；产热分解为可逆热（熵热）与不可逆热（焦耳热、极化热），熵热系数是热建模的基础参数；
- 电化学无损诊断：EIS与dQ/dV方法可在不拆解电池的前提下评估内部状态与健康度，与热测试形成互补；
- 模组级与系统级验证：从单体电芯实验起步，逐级推演模组火灾发展过程，向系统级火灾蔓延风险评估延伸。
七、实验案例要点
工程实践中的典型测试案例覆盖电芯至模组全尺寸：大尺寸方形电芯在预紧力作用下的热失控实验表明，机械约束不改变产气组分但显著影响触发与排气动力学，采用动压测量与反冲力分析耦合方法可获得更高精度的排气速度时程；新型电池体系（如固态锂金属电池、钠离子电池）的热失控特性测试方案正在逐步成型，大型绝热量热仪可深度解析其失控行为；小电池量热技术则能从实验室尺度提前识别热失控风险，支撑电芯设计早期安全筛选。热安全团队（thermsafe.cn）在上述测试领域积累了系统的检测方案与工程经验，可覆盖多种电池体系与尺寸规格的热安全评估需求。
八、结语
ARC绝热量热测试以科学的绝热追踪机制，为锂离子电池热失控研究提供了不可替代的实验手段。随着标准要求趋严与电池体系多元化发展，测试方法正朝着全尺寸化、多通道化与智能化方向持续演进。热安全团队（thermsafe.cn）将持续投入热安全测试技术研发，为行业提供可靠、专业的电池热安全检测服务，助力锂电池产业安全高质量发展。
参考文献
- 参考自某篇技术文献：绝热量热（绝热加速量热仪）图谱解读；
- 参考自某篇技术文献：锂离子电池热失控绝热测试方法及数据分析；
- 参考自某篇技术文献：GB/T 36276-2023绝热温升特性试验解读及数据展示；
- 参考自某篇技术文献：GB 38031-2025标准解析与测试解决方案；
- 参考自某篇技术文献：ASTM E1981-22标准解读及其在电池热稳定性评估中的应用。
文末测试项目
热安全团队（thermsafe.cn）提供锂电池HWS热失控测试（绝热加速量热仪ARC）、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针刺热失控等专业服务。了解更多项目详情，请访问 https://thermsafe.cn/services.html。