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鋰離子電池安全性能可以通過電池熱失控過程的量熱分析來進行定性和定量評估。電池在不同溫度下的放熱速率及累計放熱量是衡量電池熱穩(wěn)定性的參數。動力電池的量熱分析通過絕熱加速量熱儀進行。本文主要介紹加速量熱儀的測試原理和方法、數據分析方法，并對電池安全程度的評估方法提出了建議。

近年來鋰離子電池，尤其是電動車動力電池安全事故頻發(fā)[1-6]。如何解決鋰離子電池的安全隱患，以及如何評估鋰離子電池的安全程度一直是業(yè)內的熱點話題[7-16]。


鋰離子電池的安全性研究可以分為如下領域：

① 電池熱失控機理研究[17-31]，包括電池發(fā)生安全性事故的原因，熱失控的發(fā)生及演變規(guī)律；

② 電池安全程度的測試評估方法與標準[32-42]，主要研究如何對電池進行測試能夠科學體現(xiàn)電池的安全性，以及采用哪些指標或者參數來評估電池的相對安全程度；

③ 提高電池安全程度的技術[43-51]，包括電池關鍵材料的熱穩(wěn)定性研究及改進，可提高電池安全性的功能性添加劑，電池設計和熱管理；

④ 電池安全可靠性的測試評估方法與模型
 

1.ARC測試原理和方法

ARC通過精確的溫度跟蹤，避免被測樣品與環(huán)境的熱量交換，從而可以提供一個近似絕熱的環(huán)境，主要對被測樣品的放熱行為進行測試分析。利用ARC，能夠模擬電池內部熱量不能及時散失時放熱反應過程的熱特性，使反應更接近于真實反應過程，從而獲得熱失控條件下表觀放熱反應的動力學
 

1.1 加速量熱儀特點

由于采用熱電偶進行溫度采集，熱量補償采用溫度跟蹤模式，采用密閉腔體，因此ARC具有以下特點：① 測量靈敏度高。溫度測試及控制靈敏度高達0.005 ℃/ min 甚至更高）；② 測試靈活。不同尺寸的量熱腔可以分別實現(xiàn)對材料、電池、模組的熱特性測試，并能模擬電池內部熱失控的環(huán)境，測試得到精確的熱數據；
 

1.2 加速量熱儀工作原理及樣品測試方法

首先將待測樣品上固定好熱電偶，熱電偶的位置取決于測試目的。然后將待測樣品放入量熱腔內，量熱腔做好密閉處理。之后對ARC工作站進行參數設定，包括自定義起始溫度（start temperature）、升溫步階（step temperature）、等待時間（wait time）、終止溫度（end temperature）等，隨即即可啟動測試。

 

2 測試方法及步驟

2.1 材料熱失控測試

使用ARC可以實現(xiàn)對電極材料、電解液等的熱穩(wěn)定性能測試。測試方法如下。

選擇潔凈的樣品球（或管）稱量其質量。稱取一定量的被測樣品（空氣或水分敏感材料需要在惰性氣氛手套箱內完成）于樣品球（或管）中，將樣品球（或管）安裝于量熱腔中，測溫熱電偶固定于樣品球（或管）外表面，如需同步監(jiān)測壓力，將壓力傳感器安裝于樣品球（或管）的進樣口即可

 

2.2 電池熱失控測試

使用ARC可以實現(xiàn)對電池的熱穩(wěn)定性能測試。其工作原理同2.1材料熱失控測試，但操作更為簡單：通過夾具將電池固定在量熱腔內部，測溫熱電偶固定于電池表面?？梢酝ㄟ^電壓采集設備同步監(jiān)測電池開路電壓變化。