ARC加热热失控

服务概述

加热热失控测试是当前动力电池及储能电芯安全验证中最核心、最具代表性的标准滥用试验。本服务严格依据GB 38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》、GB/T 36276《电力储能用锂离子电池》及UL 9540A等国内外法规执行，通过在满充态电芯表面施加程序控温的外部热源，强制触发其内部连锁放热反应，配合绝热加速量热仪（ARC）的HWS绝热追踪模式与防爆密封罐的同步压力监测，高保真模拟电芯在模组内受到邻近失控电芯持续高温烘烤的最恶劣工况，为电池安全设计、热管理策略制定及防爆结构评估提供精准的量化数据支撑。

加热触发的测试原理

电芯被持续加热过程中，内部依次经历以下关键阶段：

1. SEI膜分解：当温度升至约80~120℃，负极表面的固体电解质界面膜（SEI）开始分解，暴露出高活性的嵌锂石墨，产生初始温和放热。
2. 隔膜收缩/融化：温度继续升至130~160℃，聚烯烃隔膜收缩闭孔（安全保护机制）或直接融化，导致正负极直接接触，内部短路瞬间释放大量焦耳热。
3. 热失控触发：短路释放的热量引发电解液剧烈分解放热，生成氢气、一氧化碳、甲烷等高度可燃气体，电芯内部压力急剧攀升，最终防爆阀开启泄压或壳体破裂。

ARC的HWS绝热追踪模式可精确锁定热量积聚的起始点，隔离外部环境热交换，重现电芯在电池包中的“最恶劣工况”。

热失控核心关键参数

加热触发与其它方式的对比

GB 38031-2025及UL 9540A等最新权威标准均明确将外部加热列为判定电芯热失控安全性的首选触发方式：

• 加热触发：稳定可控、重复性佳、可精细逐级追踪热分解各阶段，是标定热仿真模型与BMS算法的基础触发手段。
• 针刺触发：模拟锂枝晶生长刺穿隔膜或异物侵入工况，内短路瞬间极为剧烈，不易识别分阶段放热过程。GB 38031-2025允许作为触发方式之一。
• 过充触发：评估充电电路故障导致电池内部过量嵌锂的锂析出风险，但失控点受充电倍率影响显著，难以标准化精确控制。

判定标准速查

• GB 38031-2025：触发热失控后，2小时观察期内无起火、无爆炸，且所有监测点温度≤60℃（需联动车辆报警系统）。
• GB/T 36276-2023：记录绝热温升并评估其能量释放等级是否为型式审查不可接受阈值。
• UL 9540A：判定电芯级别产气成分及燃烧速率，模组级别须验证无热蔓延至邻近模组，系统级别评估最终热释放及结构安全程度。

交付物与应用

测试完成将交付含CMA/CNAS资质认证的分析检测报告，包含精确的T_onset、T_TR、T_max、dT/dt_max、绝热温升值，以及完整的热失控温度/压力/电压时间历程曲线。数据可用于指导电芯材料体系选型、电池模组热管理和被动防护策略制定，以及提交型式试验认证、消防验收申请、产品出口合规评估等全阶段安全鉴定关键流程。

关联服务

• 针刺/过充等电滥用触发热失控对比分析
• 绝热加速量热仪HWS模式下锂电池产气联合分析
• GB/T 36276 电力储能电池绝热温升型式试验
• UL 9540A 储能系统热失控火焰蔓延安全评估
• 电池包（PACK级）热扩散及火烧测试
• UN 38.3 全球运输安全强制试验

参考标准

• GB 38031-2025 电动汽车用动力蓄电池安全要求
• GB/T 36276-2023 电力储能用锂离子电池
• UL 9540A 电池储能系统热失控火焰蔓延安全评估
• UN GTR No.20 电动汽车安全全球技术法规
• IEC 62619 工业用二次锂电池安全要求

BAC-420A/BAC-800B绝热加速量热仪ARC（HWS/绝热追踪模式）、大功率可编程直流加热电源、电芯加热膜/加热棒（功率可调、最高可达600W+）、防爆密封测试罐、多通道温度/电压/压力高速采集系统、高精度K型热电偶多路测温装置、高速动态摄像监测记录系统、气体爆炸极限测定仪、可燃气体检测/排烟通风系统。

1. 样品准备：确认电芯的规格、容量、正极材料及额定SOC，记录初始开路电压、交流内阻及外观情况，满载荷充电至100% SOC。

2. 传感器布设与装载：将加热膜或加热棒紧贴电芯表面（通常为最大面几何中心或防爆阀对称侧），在加热面及电芯各关键区域排布多支高精度热电偶，并同步连接电压与密封罐内压力监测线束。

3. 工况设置：根据标准将电芯固定于防爆罐内并密封，设定好加热功率（通常以4~7℃/min恒定升温速率，或通过阶梯功率加载）与ARC系统的HWS自放热检测灵敏度。

4. 加热触发与热失控追踪：接通加热电源对电芯持续加热，同时ARC系统进入加热-等待-搜寻（HWS）模式。当检测到电芯自放热速率超过设定灵敏度时，外部加热电源自动切断，系统切换至绝热追踪模式，腔体温度实时匹配电芯温度，全程记录失控各阶段的温度、压力及电压变化。

5. 失控结束与后处理：持续监测至失控反应结束，开启强制排烟系统，待罐内触体充分冷却且可燃气体浓度消散至安全阈值之下后，再谨慎开罐检查。

6. 数据提取与交付：提取自发热起始温度（T_onset）、热失控触发温度（T_TR）、最高温度（T_max）、绝热温升（ΔT_ad）、及最大温升速率（dT/dt_max）等关键参数并出具报告。

1. 加热触发实验须在满充态（100% SOC）下进行测试，此时电芯能量最高、反应最为剧烈，必须使用具备充分抗爆能力的密封测试罐及专业实验室。

2. 加热膜或加热棒必须与电芯壳体保持紧密贴合，使用耐高温导热绝缘胶带固定，防止接触不良造成局部过热提前引燃或加热元件失效。

3. 在ARC的HWS模式中，外部加热的功率（或升温速率）直接影响测试结果——功率过大会导致热失控触发过早（掩盖电芯本征放热特征），过慢则不符合标准要求，务必严格遵照设计协议执行。

4. 失控后，密封罐内产生的高温可燃气体在未彻底惰性化处理或排空之前，严禁开罐，防止高温气体接触空气引发二次轰燃。

5. 测试完成后严禁对已发生热失控的电芯进行二次充电或继续使用，须按照危险废弃物规定妥善处置。