电芯热失控实验测试步骤和测试结果

　　1 仪器设备：BCT-500

　　BCT-500是ARC先进的绝热量热仪的操作温度温度为室温-500℃（低温通过外接低温循环器实现），可以放在测试池规格500mm，500mmh(可用于检测直径450mm高度450mm的电池等样品，兼容500mm以上刀片电池)。样品类型：动力电池、混合动力电池、军用电池、飞行器电池，软包电池、方型电池。

　　该量热仪操作安全，具有坚固的多层超厚不锈钢外壳结构紧凑的设计，防爆片及自动泄压机械安全，软件自控快速急冷、手动紧急停机等功能。温度稳定性极佳可达0.001℃，放热检测灵敏度为0.01℃min，进行绝热温升测试，可以高分辨摄像头图像采集和记录。

　　2 使用ARC量热仪BCT-500测定电芯检参数有：

• 　　电芯初始状态外观、重量(去皮)、电压、内阻；

• 　　电芯热失控温度/电压-时间曲线获得；

• 　　T1（自放热起始温度）、T2（热失控触发温度）、T3（热失控过程中最高温度，所有热电偶位置）、T破口（防爆阀开启温度）；

• 　　电芯热失控过程电芯表面T1-T10温度、电压监控；

• 　　腔体内压强-时间曲线；

• 　　产气量、峰值产气速率、平均产气速率计算；

• 　　腔体温度/样品温度-时间曲线；

• 　　气体成分及含量测试；

• 　　电芯热失控结束后电池外观及重量；

• 　　ARC默认录像。

　　3 ARC及数采仪热电偶布点及加热丝位置如图

　　4 实验的方法步骤

　　1、记录电池初始状态；调电态。在室温下，1/3C充电至3.65V，恒压至0.05C，充电后静置5h；

　　2、使用铝箔胶带将加热丝、热电偶固定在电池上；

　　3、将固定有加热丝和热电偶的电池，悬挂于绝热腔盖上，使用螺栓密封绝热腔；

　　4、测试程序：使用HWS程序，初始标定时间为360min，初始温度50℃，确认绝热标定时间为20min，每一段的升温（Heat）为5℃，Wait时间为60min，Search时间为10min，dT/dt>0.02℃/min；

　　5 热失控结论

　　电芯在实验过程中自放热起始温度（T1）约为85.03℃（1368.8min）；

　　电芯在实验过程中热失控触发温度（T2）为186.19℃（3233.7min）；

　　泄压温度（防爆阀开启温度）为164.3℃（3089.9min）；

　　电芯在实验过程中达到最高温度（ARC采集到的）为350.1℃（3243.8min），所有测温点中温度最高点为T6点459.1℃（3245.6min）；

　　热失控后的质量剩余为2451.0g，质量损失率约为18%；

　　最大压强为2.21bar；

　　经计算热失控产气49.3L，热失控产气速率在3243.5min时达到最大值5.8L/s，热失控起始到峰值间平均产气速率93.2L/min；

　　5 电芯安装前和失控后的对比

　(该视频存储于计算机，未上传，不能网络浏览，如需要联系绿绵科技)

　　6 热失控曲线及电压监控曲线

　　自放热（dT/dt≥0.02℃/min）开始温度为85.03℃，对应时刻为1368.8min；

　　dT/dt≥1.0℃/min温度为186.19℃，对应时刻为3233.7min；

　　在164.3℃时，对应时刻为3089.9min，电芯温度下降，推测为防爆阀启动，电解液喷出所致；

　　在164.3℃时，对应时刻为3089.9min，电芯电压骤降；

　　ARC判定热电偶监控到的热失控最高温度为350.1℃，对应时刻为3243.8min；

腔体内压强-时间曲线

　　热失控前，164.3℃时，腔体内压强上升，原因是防爆阀启动破口导致，对应时刻为3089.9min；

　　热失控后，腔体内压力迅速上升，压力最大值2.21bar；

　　7 产气速率

　　1、热失控过程中产气速率在3243.5min时达到最大值5.8L/s；

　　2、从3243.396min热失控明显产气开始，到3243.659min达最大产气量截止，期间产气约24.5L，平均产气速率93.2L/min；

（破口）

（热失控）

　　8 热失控气体分析（部分数据）

　　新能源汽车公司、检测中心和材料供应商已经成为HEL的ARC客户：

　　上海机动车检测中心技术有限公司

　　比亚迪（BYD）

　　小鹏汽车

　　蔚来汽车（NIO）

　　三一重工

　　宁德时代（CATL）

　　中创新航（原名：中航锂电）

　　多氟多新能源科技有限公司

　　北汽福田

　　中国汽车技术研究中心有限公司

　　中国北方车辆研究所

　　华为

　　中航锂电

　　中信国安盟固利动力科技有限公司

　　国联汽车动力电池研究院有限责任公司

　　化工安全领域已经成为HEL的客户：

　　中国安全生产科学研究院

　　青岛科技大学

　　北京理工大学

　　中化集团

　　中石油

　　北京航天试验技术研究所

　　北京石油化工学院

　　北京工业大学

　　沈阳化工研究院

　　山东京博石油化工有限公司

　　海洋化工研究院

　　中宁化集团

　　浙江大学

　　厦门大学

　　浙江化安安全技术研究院有限公司

H.E.L致力于工艺筛选优化、反应量热和绝热加速量热

在反应过程安全和反应放大中的解决方案

过程安全与反应风险｜电池绝热量热仪

化学合成与高压催化｜生物反应器系统

　　关于HEL

　　H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年，总部设在伦敦，在中国、美国、德国、意大利、印度拥有分公司。全资的赫伊尔商贸（北京）有限公司于 2020年在北京设立。

　　目前，H.E.L仍然是全球首屈一指的过程工艺及安全专业咨询机构，同时已经发展成为一家致力于为客户提供专业的化学反应过程筛选、工艺开发、过程优化以及反应危害评估设备的国际集团企业。

　　关于绿绵科技

　　2001年成立的北京绿绵科技有限公司(简称：绿绵科技)以体现客户服务价值为宗旨，以专业精神和技能为广大实验室分析工作者提供样品前处理、样品制备及分析、实验数据精确分析和管理的全面解决方案，致力于协助客户提高分析检测的效率和水平。主要代理产品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新机租赁业务/LUMTECH 循环制备液相/静音型双频超声清洗/ Knauer 研发，中试和生产脂质纳米颗粒（LNP)碰撞喷射混合器系统/冰点渗透压仪、液相/超高压液相色谱仪、在线SPE液相色谱仪/法国F-DGSi氮气，超高纯氢气气体发生器，液氮发生器 / Cytiva 生命科学设备/ LabOS 实验室运营系统/ MassWorks 准确质量数测定及分子式识别系统/ MsMetrix 气质香精香料分析软件/Sin-QuEChERS农残净化柱/制药企业质量回顾性报告系统（QRS)/英国赫伊尔生物反应器，电池绝热量热、催化剂合成。