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实验数据表明，一个满充状态的18650电池在ARC测试中，最先开始自放热的是SEI膜；随后正极与电解液发生放热反应，在典型温度点隔膜材料熔化吸热导致自放热速率有所降低；之后负极材料与电解液反应放热，最终电池彻底热失控、爆破分解。

3.2 影响热失控的关键因素

影响电池热失控温度的因素是多维度的，包括：

  • 材料体系：不同正极材料（NCM、LFP等）的热稳定温度差异显著；
  • 电池结构：圆柱、软包、方形电池的散热路径和热积累特性不同；
  • 荷电状态（SOC）：高SOC下正极处于高氧化态，热稳定性更差；
  • 过充/过放：电滥用引入额外能量，降低热失控触发阈值；
  • 循环老化：长期循环后的SEI膜增厚和材料结构变化改变热行为。

[图片：不同SOC下电池热失控温度对比示意图]

4. 大容量储能电芯热失控测试实践

4.1 测试标准与方法

大容量储能电芯热失控测试依据国家标准GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》进行。以当前主流的500Ah+大电芯测试为例，测试流程如下：

  1. 电芯按标准要求完成初始充放电，并置于热失控试验装置中；
  2. 按要求布置加热部件和温度传感器，设置温度采集周期为1s；
  3. 连续监测温升速率值，三个温升速率值均不低于设定阈值或起火/爆炸为热失控判定条件；
  4. 连接样品与充放电装置及电压数据采集线；
  5. 加热并记录时间、电压、温度、温升、膨胀、漏液、冒烟、起火、爆炸及外观情况；
  6. 触发热失控判定条件或温度达到300℃或试验时间达到4小时时，停止加热和充电，观察1h。

4.2 判定标准

根据国标要求，电池单体热失控时的判定标准为：表面温度应大于90℃，热失控后不应起火、不应爆炸、不应在防爆阀或泄压点之外的位置发生破裂。典型的测试结果表明，合格电芯在热失控触发后会发生膨胀、漏液、冒烟，防爆阀正常开启泄压，但电芯未发生起火爆炸，实现了可控的热失控释放。

4.3 典型测试数据分析

以某款大容量储能电芯热失控测试为例，温度-时间和电压-时间数据表明：在加热-过充阶段，加热片温度急剧上升，伴随电芯过充电，加热初期电芯大面温升相对稍滞（锂离子电池充电为吸热反应过程）；在电芯热失控触发时，电芯大面温度急剧上升，电压也急剧下降至0V；在静止阶段，电芯大面温度缓慢降低，电压保持0V。

[图片：大容量储能电芯热失控测试温度-时间关系曲线]

热安全团队（thermsafe.cn）在锂电池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）、锂电池ARC过充热失控测试（电滥用触发）等专业服务方面经验丰富。

5. 总结与展望

ARC测试是锂电池热安全评估中不可替代的核心手段。通过HWS模式精准捕捉电池从自放热起始到热失控爆发的完整热行为，获得热失控临界温度、温升速率、反应热等关键参数，为电池安全设计、热管理优化和标准合规验证提供科学依据。

随着储能电芯容量从280Ah向500Ah+甚至更高容量快速演进，ARC测试面临着大尺寸样品适应性、更高安全等级测试和多功能耦合测试等新挑战。未来，ARC技术将向更大样品容量、更宽温域覆盖和更丰富的多物理场耦合测试方向发展。

参考文献

  • GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》——参考自标准原文
  • ARC绝热量热测试方法文献——参考自多项技术文献和行业标准
  • 大容量储能电芯热失控测试案例——参考自行业测试实践报告

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。