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本期预览

本文以杭州仰仪科技有限公司BAC-420A大型电池保温仪为例，简要说明了各步骤的操作要点和合格判断方法，确保用户最终获得有效的实验数据。

前言

为保证锂离子电池的安全使用，需要获取电池热失控特性参数作为电池热管理系统的设计输入，实现电池热失控的预防和早期预警。

目前，锂电池热失控的测试主要依赖于电池绝热热计（ARC）。该仪器可以测量电池自放热绝缘温升曲线，并获得电池自放热的起始温度（Tonset）、热失控的起始温度（TTR）、最高温度（Tmax）、泄压温度（TV）、最大温升率（(dT/dt)max）和最大压升速率(（dP/dt)max)等特征参数。

锂电池热失控绝缘热试验方法尚未形成统一的技术标准或规范，国内外仪器制造商推荐的试验过程大致相同，但样品准备、参数选择、操作规范等因素会对试验结果产生一定的影响。

本文以杭州仰仪科技有限公司BAC-420A大型电池保温仪为例，简要说明了各步骤的操作要点和合格判断方法，确保用户最终获得有效的实验数据。

图1 (a)BAC-420A大型电池绝热热量仪(b)电池绝热失控典型数据

测试流程

电池热失控绝缘试验的关键步骤如下图所示，准确可靠的试验结果是基于每一步的正确操作。

图2 电池热失控测试的关键步骤

操作要点

1. 样品准备

准备包括电池表面处理、SOC调整和信息记录。本步骤的实验要点如下：

(1) 电池表面处理:充分清洁表面；同时，对于硬壳电池，表面导热性差的PET蓝膜可以撕掉，热电偶可以更贴近电池表面；

(2) 电池以规定的方式激活和SOC控制，防止充放电过程中的虚接或短路；

(3) 注册基本数据，包括电池质量和电压，并保留图像数据。

2. 校准温差基线

由于量热腔内温度分布较小，为了防止样品在绝缘跟踪阶段过热或不加热，保证腔内精确的绝缘环境，应使用与电池尺寸相同的铝标准块作为电池等容器，并使用仪器的“温差基线”模式校准炉壁-样品温差的温度依赖；本步骤的实验要点如下：

(1) 试样安装

1) 样品热电偶无特殊要求粘贴在样品大面中心点；

2) 采用样品支架或悬挂方式安装样品，炉腔内铝块与电池样品的相对位置应尽可能保持一致。

(2)设置实验参数

1) 建议实验温度范围覆盖50℃~200℃，尽量保证Tonset检出值在此范围内，避免误检；

2) 台阶升温步长控制在25℃及以下，增加恒温台阶数量有利于提高校准精度；

3) 恒温时间根据铝块尺寸选择，恒温时间不足，样品温度不能稳定，会影响温差基线校准的有效性。恒温时间(min)一般推荐为50 40×铝块质量(kg)。

图3 界面设置为“温差基线”模式参数

3. 验证温差基线

将温差基线校准文件发送到软件后台，然后再次使用铝块HWS“在模式下进行实验。测热系统的绝缘特性是通过温度平衡阶段铝块的温升来判断的，从而验证校准文件的有效性。本步骤的实验要点如下：

对校准文件的合格性进行判断

统计每个步骤达到温度平衡阶段后铝块的温升率。如图4a所示，如果每个步骤的温升率远小于检测阈值，校准文件可以确定合格，说明样品处于相对严格的绝缘环境中，在0.02℃/min的检测阈值下可以准确确定电池tonset点，误判或明显偏差的可能性较低。

如图4b和图4c所示，均为不合格。图4b铝块各步温升率过高，说明墙面对样品加热过多。在电池实验过程中，Tonset点可能会在电池自放热阶段提前检测到。在这种情况下，需要通过延长恒温时间来重新校准温差基线；图4c对应的样品尺寸小，热惯性低。因此，炉腔内微弱的温度场干扰导致样品温升率剧烈波动，电池实验中Tonset误检概率高。建议更换适合小电池检测的仪器进行检测。