锂电池ARC绝热量热实验方法与数据解读

摘要

绝热加速量热（ARC）是锂电池热安全评估的核心实验手段。本文结合实验案例，系统解析ARC"加热—等待—搜寻"测试流程与绝热追踪原理，梳理比热容测定、绝热热失控模拟、绝热温升评估及充放电产热测量等项目，并结合GB/T 36276-2023绝热温升特性试验的修订要点与等温量热对比案例，说明测试数据在工程判读与安全设计中的应用方法。

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ARC测试、绝热量热、绝热温升、GB/T 36276、热失控测试

一、实验背景与目的

锂电池在滥用条件下可能发生放热链式反应，准确掌握其自放热起始温度、热失控触发温度、峰值温度及产热特性，是电池选型、结构设计与安全预警的前提。热安全团队（thermsafe.cn）在电池热安全评估实践中，将ARC实验作为表征电池热稳定性的基准手段，其核心价值在于：在近似绝热条件下，样品温度变化完全由其自身热反应过程决定，从而可分离出电池本征的热行为，排除环境散热对判据的干扰。

二、测试原理与"加热—等待—搜寻"流程

ARC通过精确控制环境温度与样品温度同步，营造近似绝热环境。标准测试遵循"加热—等待—搜寻"（H-W-S）循环模式：每次以设定温度步阶加热样品，随后进入等待阶段使样品与量热腔体达到热平衡，再通过搜寻阶段实时监测温升速率；一旦温升速率超过设定阈值，即判定样品发生自放热，随即切入绝热追踪模式，使量热仪温度跟随样品温度的上升而同步上升，完整记录自放热全过程的温升曲线。

该流程的设计逻辑在于：既有温和、可控的外部加热激发反应，又能在自放热出现后最大程度还原电池所处的绝热升温场景，从而获得可用于安全判据的特征温度与温升速率数据。

[图片：ARC测试平台与量热腔体结构示意，标注样品、热电偶与温度控制回路]

三、典型测试项目矩阵

四、标准演进：GB/T 36276-2023 绝热温升特性试验

新版GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》对热安全性能试验中的绝热温升特性试验作了较大调整：明确了试验起始温度、温升步长、终止温度与温度采样周期，规定了在指定温度点保持恒定后静置观察、再逐级递增的流程，并对温升速率进行判定统计；相较旧版，新方法流程更清晰、判据更明确、数据指导价值更高。试验结果需满足在指定报警温度以下温升速率不超过阈值、且不起火不爆炸、不在防爆阀外部位发生破裂等要求，为储能电芯热安全验收提供了统一尺度。

[图片：绝热温升特性试验中温度-温升速率特征曲线的解读示意]

五、等温量热与绝热量热的差异解读

在充放电产热测量中，等温量热仪通过功率补偿维持电池温度恒定，绝热量热仪则进行温度追踪并计算产热量。实验对比表明，两种方法测得的产热功率变化趋势基本一致，均能反映内阻与熵变系数的变化规律；但在产热量数值上存在差异：当电池最高温度未明显超过正常使用温度时，绝热法测得产热量通常小于等温法；而在低倍率充电等出现明显吸热特征的工况下，因绝热设备制冷能力受限，可能出现测量结果偏大的情况。

这一差异提醒工程人员：量热方法的选择应与工况特征匹配，必要时采用等温与绝热联合测试、交叉验证，以获得更可靠的产热数据用于热管理设计。

六、夹具因素对测试精度的影响

绝热测试的准确性还受到夹具热惰性的显著影响。以HWS绝热温升测试为例，对同一模拟热源分别采用无夹具、金属板夹具、内附隔热胶带、夹层保温棉与钢制肋条等不同夹具方案进行对比：金属板夹具因热惰性使自放热起始温度判定明显滞后，热损耗率上升；夹层保温棉方案可将滞后幅度明显缩小；而钢制肋条夹具在保证机械约束的同时最大程度降低了热惰性干扰，是综合效果较优的方案。

该实验案例提示：绝热测试报告的判读需同时关注样品形态、夹具结构与热电偶布置，避免将测试工装引入的系统偏差误判为电池本征特性。热安全团队（thermsafe.cn）在该类测试服务中持续优化夹具与热电偶布局方案，以提高特征温度判定的可重复性。

[图片：不同类型夹具在HWS测试中对温升速率-温度曲线影响的对比示意]

七、数据解读与工程价值

ARC实验输出的特征温度、温升速率峰值与累计产热量，为电池热安全设计提供了量化输入：设计阶段可据此评估材料体系热稳定性、校核隔热选型；量产阶段可借助特征温度离散度评估一致性；运行阶段则可结合温升与产气信号建立预警阈值。需要注意的是，电池热行为受荷电状态、老化与机械约束影响，单点测试结论不宜外推，应结合多工况、多状态实验建立数据基线后再作工程判读。

参考来源

本文参考自《锂电池安全核心：ARC绝热量热试验方法全面解析》《独家分享｜GB/T 36276-2023"绝热温升特性试验"解读及数据展示》《应用案例｜对比等温量热及绝热量热用于锂电池充放电产热测量》及夹具类型对HWS绝热温升测试影响等实验案例资料，数据均已按脱敏原则泛化处理。

专业服务

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。