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锂电池HWS热失控测试（绝热加速量热仪ARC）

锂电池热失控（Thermal Runaway）是导致电池起火爆炸的根本原因。HWS热失控测试采用绝热加速量热仪（ARC） 的核心“加热-等待-搜寻”（Heat-Wait-Seek）模式，在近似绝热的环境中精准模拟电池在极端热滥用条件下内部热量无法散失的“最恶劣工况”。通过阶梯式微量加热与高灵敏放热监测，ARC能精确捕捉电池自发热起始温度、热失控触发温度、最大温升速率及绝热温升等关键特征参数。一次实验即可获取全程时间-温度-压力数据，灵敏度高达0.002℃/min或50μW/g，远优于常规差示扫描量热仪1到2个数量级。该测试是评估电芯本征热安全性能的“金标准”，为电池热管理设计（BTMS）、热失控预警阈值标定及安全防护策略制定提供不可替代的数据支撑。

¥2500起
测试标准GB/T 36276、IEC 62933
测试周期5-7个工作日

使用仪器

BAC-420A/BAC-800B/BAC-90A 绝热量热仪

大型电池绝热量热仪ARC测试 配低温模块+充放电设备
大型电池绝热量热仪ARC测试 配低温模块+充放电设备

 

项目介绍

服务概述

锂电池HWS热失控测试是当前电芯安全评估领域中最具权威性的热滥用测试方法，采用绝热加速量热仪（ARC）的核心“加热-等待-搜寻”（Heat-Wait-Seek）模式执行。不同于常规烘箱热滥用测试，ARC提供的准绝热环境可实时追踪电芯放热行为，消除外部热交换对测试结果的影响，使反应更接近真实的“最恶劣工况”。该测试广泛依据GB/T 36276《电力储能用锂离子电池》、IEC 62660及行业研发规范执行，为企业电池选型、BMS策略开发和安全认证提供关键数据。

锂电池ARC测试特征曲线自动识别T1/T2/T3数据
锂电池ARC测试特征曲线自动识别T1/T2/T3数据
HWS测试：加热-等待-搜索测试曲线
绝热加速量热仪（ARC）的核心“加热-等待-搜寻”（Heat-Wait-Seek）

 

 

什么是HWS模式？为什么它在热失控评估中无可替代？

绝热加速量热仪最早由陶氏化学开发，随着技术迭代已在电动汽车、储能系统及消费电子等电池行业得到大规模应用[reference:3]。其HWS模式通过阶梯式微量加热、等温平衡等待及放热速率监测三个阶段循环运作，精准捕捉电池内部放热反应的起始点[reference:4]。相较连续升温的温扫模式，HWS拥有极高的检测灵敏度（低至0.02℃/min），能充分识别电池自发放热与外部绝热环境下的热累积过程。

测试原理

量热仪腔体温度实时追踪并同步匹配样品温度。当样品因内部副反应自热升温时，腔体温度相应提升，最大限度降低样品与环境间的热交换，从而模拟电池在实际模组中热量积聚的真实绝热场景[reference:5]。自发热一旦被探测触发，系统进入绝热跟踪模式，持续监测电芯失控全过程的温升速率、压力及电压变化。

以下为某18650型电池（2000mAh）实际HWS测试数据参考：起始分解温度为88.819℃，最大温升速率为102.836℃/min，绝热温升达308.523℃，最高温度达397.342℃[reference:6]。这些关键数据的获取证明了HWS相比烘箱或加速扫描法的高保真度。

测试能够获取的核心关键参数

  • 自发热起始温度（T0/Tonset）：电池内部开始产生明显放热反应的温度阈值，是BMS热预警的关键参考。
  • 热失控触发温度（TTR）：电池进入不可逆热失控阶段的温度节点。
  • 最大温升速率（dT/dtmax）：衡量热失控剧烈程度的核心指标，直接决定泄压与防护响应时间。
  • 最高热失控温度（Tmax）及绝热温升差值：反映失控时释放的总热负荷和热安全边界。
  • 压力-时间曲线：密闭条件下测得内部产气压力变化，用于推算产气速率及评估罐体结构强度安全。

支持的双环境测试方案

  • 开放环境测试：电芯通过绝热支架固定于量热腔体中心。电芯排放气体由ARC系统主动抽排，可同步进行光学/红外实时状态监测，测温数据直接反映电芯本体温变，适合做热特性精细分析[reference:7]。
  • 密闭环境测试：电芯置于密封防爆测试罐体中整体放入量热腔。系统可收集测试产生的全部气体，实时监测罐内压力与电芯电压，用于获取产气量、产气成分分析及混合气体燃爆性判定等[reference:8]。

关联服务

  • 电池材料（正极/负极/电解液/隔膜）热稳定性HWS筛选研究（绝热分解温度、自催化反应研究）
  • 过充/过放/短路/针刺等电滥用与机械滥用下的热失控测试
  • 电芯比热容（Cp）高低温测试
  • 电池充放电循环产热特性及大倍率工况下温升测试
  • 模组热失控蔓延（热扩散）测试
  • GB/T 36276 恒流/加热双触发热失控型式试验

参考标准

  • GB/T 36276-2023 电力储能用锂离子电池
  • IEC 62619 含碱性或其它非酸性电解质的蓄电池和电池组
  • IEC 62660-2 电动道路车辆用锂离子动力电池性能测试 第2部分：可靠性和滥用性测试
  • SAE J2464 电动和混合动力车辆可充电储能系统的安全和滥用测试
  • ASTM E1981 加速量热仪评估材料热稳定性指南

测试流程

  1. 样品准备与安装：记录电芯规格（容量、正极材料、SOC状态），确认无鼓包漏液，通过绝热支架固定于量热腔体中心或密封罐内；装载热电偶于电芯表面

  2. 初始参数设定：设置HWS起始温度（如50℃）、阶梯升温步长（通常5℃）、等待平衡时间及放热检测灵敏度阈值（常规0.02℃/min）

  3. 加热阶段（Heat）：系统按设定步长阶梯升温，腔体温度实时追踪样品温度，消除热交换

  4. 等待阶段（Wait）：达到目标温度后进入等温平衡，使样品与腔体环境温度趋于一致

  5. 搜寻阶段（Seek）：系统监测样品升温速率；若检测到自放热速率超过灵敏度阈值，自动切换至绝热跟踪模式；若未检测到，则进入下一轮HWS循环

  6. 绝热跟踪与热失控记录：一旦触发，量热仪腔体实时匹配样品温度以维持绝热环境。全程记录时间-温度-压力-电压直至试验终止或热失控结束

  7. 数据分析与报告：提取自发热起始温度、热失控触发温度、最高温度、最大温升速率、绝热温升等特征参数并形成报告

注意事项

  1. 测试前务必确认电芯无物理损伤、鼓包及漏液，在安全SOC状态下送样（通常满充态最具危险性，可据需求设定阶梯SOC）

  2. HWS模式全程测试耗时较长（数小时至数十小时不等），请预留充足测试周期

  3. 大容量动力电芯热失控瞬间释放能量巨大，必须使用具备防爆能力的专用量热仪和密闭测试罐体，严禁在开放环境测试

  4. 密闭测试时需实时监测罐内压力，防止超压风险；开启前确认容器内压力已完全释放

  5. 测试过程须在具备防爆通风的专业实验室进行，确保试验区域良好通风，操作人员需穿戴耐高温防护装备

  6. 试验结束后量热腔体温度较高，须充分冷却归位后再进行清洁和下一次装样

 

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