近日，经全国博士后管委会办公室批准同意，仰仪科技成功获批设立国家级博士后科研工作站。这意味着在2019年设立浙江省博士后工作站的基础上，进一步在科研平台建设和高层次人才培养方面迈上新的台阶。国家级博士后科研工作站由国家人社部和全国博士后管委会审核批准设立，是国家大力实施新时代人才强国战略，加快建设国家战略人才力量，培养具有国际竞争力的青年科技人才的平台载体和重要抓手。博士后工作站是人才引育的核心平台，自获批浙江省博士后工作站以来，仰仪科技依托产学研融合平台，大力投入新能源、新材料等国家战略性新兴产业热测试技术的研究。目前，公司已获得各类专利及软著50余项，2013年获批浙江省工程实验室联合建设单位，2022年获批专精特新“小巨人”称号、建成杭州市企业高新技术研究开发中心。公司现有研发与技术人员占比48.39%，引进博士后进站4名。仰仪科技将以此次国家级博士后工作站荣誉为契机，立足“专精特新”优势定位，跻身国际高质量仪器行列，缔造专、精、尖的全新国产品牌，助推国家科技、经济与社会的进步与发展。

前言电池绝热量热仪作为进行电池绝热热失控测量的重要仪器，其核心技术指标为样品自放热检测灵敏度，即识别样品微弱放热的能力，该指标直接决定了仪器对电池自放热起始温度Tonset等特征温度点的测量准确性。为实现高检测灵敏度，要求仪器具有理想的结构设计、精准测温技术和高效控温算法等，从而实现优异的绝热性能。目前行业内缺失电池绝热量热仪整机计量校准规范，因此未形成统一、科学、合理的方法验证仪器核心指标，不利于客观评价仪器性能和规范仪器标准，绝热性能不佳的仪器测定的数据更将直接影响相关企业进行电池系统安全设计，对锂电池相关行业发展产生负面影响。部分厂商和用户利用具有经验数据的锂电池作为标样进行仪器评价，这种方法存在一定问题：（1）同一批次电池可能在内部结构、材料等方面存在细微差异，热失控实验数据的一致性无法保证，将引入额外的不确定度；（2）部分锂电池热失控过程剧烈，对仪器设备造成明显污染，甚至损伤，同时对测试场地的要求较高。为了解决以上问题，本文提出一种基于焦耳热发生技术的电池绝热量热仪校准方案，该方案具有可溯源、精度高、易操作、无损伤、低成本等特点，有望发展成为电池绝热量热仪的校准规范。图1 全尺寸电池绝热量热仪方案介绍本方案利用标准电阻块（内置加热管的金属块）作为标样（如图2所示），并通过程控电源程序控制加热功率，调节电阻块的升温速率，从而对锂电池热失控温升过程进行等效模拟。另外，通过高压气瓶搭配电磁阀产生脉冲气流的方式，可实现锂电池开阀降温过程的模拟。为准确模拟锂电池的产热过程，参照典型锂电池绝热失控实验数据，对锂电池热失控升温过程的表观反应动力学参数进行拟合计算，得到电池产热速率随温度变化的关联方程，并结合电阻块的质量及比热容，计算电源实时输出功率，实现电池放热过程精确模拟。图2 锂电池热失控模拟装置示意图如图2所示，将标准块吊装在绝热量热仪中，并进行HWS模式实验，通过对比理论特征温度点与实测特征温度点，以及各温度台阶理论温升速率与实测温升速率，可以验证绝热量热仪的测量灵敏度和准确性。验证结果示例（1）BAC-420A大型电池绝热量热仪验证实验利用BAC-420A分别进行三元和磷酸铁锂电芯的绝热热失控模拟实验，实验结果如图3~图8所示。对于三元锂电模拟实验，标样的理论Tonset温度为80.0℃（对应升温速率为0.02℃/min），两次实验的Tonset检出台阶分别为80℃和85℃，符合预期。对于磷酸铁锂模拟实验，标样的理论Tonset温度为106.7℃，两次实验的Tonset检出台阶均为110℃，符合预期。上述实验结果均满足一个台阶步长（5℃）的误差范围。实验中各台阶实测温升速率与理论值偏差均在±0.003℃/min内。（2）BAC-800A验证实验对具有更大量热腔尺寸的BAC-800A分别进行一组三元锂电和磷酸铁锂的绝热热失控模拟实验，实验结果如图9~图12所示。三元锂电、磷酸铁锂模拟实验的Tonset检出台阶分别为80℃、105℃，均符合预期。实验中各台阶实测温升速率与理论值偏差均在±0.003℃/min内。（3）BAC-1000A验证实验对大尺寸密闭型绝热量热仪BAC-1000A分别进行一组三元锂电和磷酸铁锂的绝热热失控模拟实验，实验结果如图13~图16所示。三元锂电、磷酸铁锂模拟实验的Tonset检出台阶分别为80℃、110℃，均符合预期；实验中各台阶实测温升速率与理论值偏差均在±0.005℃/min内。总结基于本文提出的电池绝热量热仪校准方案，可以客观、有效地评价电池绝热量仪的关键性能。同时本文的测试结果验证了仰仪科技全尺寸大电池绝热量热仪的优异性能。仰仪科技将继续推进相关计量检测标准的落地，规范行业发展，以精确、可靠的数据为锂电池行业保驾护航。

重庆理工大学齐创副教授、林春景副教授、刘真言同学等的课题组在 Applied Thermal Engineering 期刊发表题为 Study on the effect of low-temperature cycling on the thermal and gas production behaviors of Ni0.8Co0.1Al0.1/graphite lithium-ion batteries。本项目采用了仰仪科技小型电池绝热量热仪BAC-90A 作为主要测试仪器，通过对NCA811锂离子电池进行低温循环老化，并分析SOH与比热容、产热特性和产气特性的关系。部分研究成果展示本研究中 BAC-90A 的应用：1.  单体比热容测试比热容是进行锂电池热管理系统瞬态仿真的关键热物性参数，用于定量分析电池产热特性与研究电芯间热传递规律等。小型电池绝热量热仪是测定电芯比热容的有效手段。某18650电池(a)变温比热容和（b)绝热比热容温升图（非本论文内容，仅作示例）2. 充放电产热测试锂离子电池老化程度的变化会导致相应产热功率的变化，进而影响电池的寿命和安全性。小型电池绝热量热仪BAC-90A 的充放电模块可准确反应电池在充放电过程中放热量及放热速率。部分研究成果展示3. 热失控测试及产气分析HWS模式是最常规的分析模式，可准确获得热滥用条件下的电池热失控特征参数。此外，小型电池绝热量热仪也可利用定制密封测试罐同步完成电池热失控产气压力测试及气体收集，大幅提升试验效率与测试结果可靠性。部分研究成果展示

南京工业大学倪磊教授团队在 Process Safety and Environmental Protection 期刊发表题为 Process optimization, thermal hazard evaluation and reaction mechanism of m-xylene nitration using HNO3-Ac2O as nitrating reagent 论文，该成果由国家自然科学基金项目(No. 21927815, 52334006, 52274209)等支持。本研究使用仰仪科技绝热加速量热仪TAC-500A 等获取实验数据并结合理论分析，为间二甲苯硝化反应提供了工艺参数优化、热危害控制策略和深入的反应机理理解，为化学工业中的硝化反应提供重要的理论和实践价值。硝化是化工生产中应用最广泛的亲电取代反应之一，其合成产物在炸药、染料和药品中不可或缺。然而，近年来由于错误操作和热累积导致的硝化事故屡见不鲜。据中国化学品安全协会综合数据显示，我国硝化工艺发生危险事故率最高，且造成的死亡人数也最高。（左）江苏响水“3·21”特别重大爆炸事故与（右）江苏聚鑫生物“12·9”重大爆炸事故《GB/T 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范》（点击查看往期标准解读）进一步加强了重点监管危险化工工艺的风险评估要求，其中规定了反应安全风险评估的关键仪器包括自动反应量热仪、绝热加速量热仪、差示扫描量热仪与快速筛选量热仪等。本研究中的TAC-500A应用：1. 模拟潜在热失控行为TAC-500A绝热加速量热仪通过保持环境与反应体系温度相等，测定样品在绝热条件下的热行为，可模拟潜在热失控反应。该研究中使用不锈钢量热弹装载约1g样品，并使用经典H-W-S模式检测样品自放热行为，该模式可在严苛的自分解检测阈值（0.02°C/min）下进行，以确定样品自放热分解特性。2. 绝热动力学分析TAC-500A绝热加速量热仪集成多种反应动力学分析方法。在不确定反应机理模型时，为避免因不匹配的预设模型带来的误差，可选择等转化率法进行参数拟合；对于具有明确的n级反应动力学方程，可直接采用速率常数法进行拟合。3. 反应风险评估对于强放热类的硝基化合物热危险参数测试，TAC-500A绝热加速量热仪可以实现反应温度实时追踪，绝热温升快速追踪，确保实验安全的同时精确量热。数据分析软件计算二次分解反应相关热危险参数，并可输出反应风险评估报告。点击图片查看仪器详情

本期预览    本文以丙二酸二乙酯水解作为标准反应体系，利用RC HP-1000A自动反应量热仪对该反应的量热准确性与重复性进行了验证，结果表明，丙二酸二乙酯水解反应比放热焓为109±1 kJ/mol。前言反应量热仪可在立升规模下模拟间歇或半间歇合成工艺，广泛应用于精细化工反应热风险评估、动力学分析和工艺优化等领域。目前主流的反应量热仪性能验证方法是通过标准反应进行测试结果的准确性和精度核查。通常以醋酸酐水解反应作为标准反应体系，将反应量热仪的量热结果与文献数据进行比对，作为仪器是否准确的判据。但醋酸酐作为管制类样品对采购要求较高，且易水解变质，保存或使用不当会造成量热结果的偏差。为规避醋酸酐水解作为标准反应体系时存在的种种问题，本文旨在选取一种稳定、普适、廉价的标准反应体系，帮助仪器厂商和用户更真实、有效地评价反应量热仪的量热性能。丙二酸酯是有机合成中的常见试剂，能够发生水解和脱羧反应，且有一定热动力学研究基础。丙二酸二乙酯水解反应放热明显，反应涉及原料廉价易得，稳定不易变质。本文利用RC HP-1000A自动反应量热仪验证了应用丙二酸二乙酯水解作为反应量热标准反应体系的可行性。图1 仰仪科技RC HP-1000A自动反应量热仪实验部分1.实验条件测试仪器：仰仪科技RC HP-1000A常压型自动反应量热仪量热模式：热流法实验样品：丙二酸二乙酯、氢氧化钠、乙醇、水实验温度：50 °C2.测试过程2.1 以氢氧化钠、溶剂（水、乙醇）作为底料，加入反应釜，随后开启搅拌，转速为140 RPM，在50 °C恒温下混合均匀后开始实验；2.2 进行反应前标定；2.3 20 min内自动进样丙二酸二乙酯，并反应60 min；2.4 进行反应后标定；2.5 结束实验，清理反应釜。实验结果丙二酸二乙酯水解反应方程式如图2所示，NaOH和乙醇不互溶，需要通过合理调节反应物料浓度，使反应在均相中发生。图2丙二酸二乙酯水解反应方程式以丙基丙二酸二乙酯水解反应的比放热焓( QR = 99.1-107.3 kJ/mol )[1]作为参考，丙二酸二乙酯水解的反应量热结果与其文献数据接近。随后进一步重复实验以验证量热结果的一致性。3次测试的量热结果如图3所示，橘黄色的热流曲线表明反应放热趋势一致。图3 丙二酸二乙酯水解反应(a)第一次、(b)第二次和(c)第三次实验放热测量结果从反应热流曲线可以看出，在丙二酸二乙酯开始进样后，反应立即开始放热，进样完毕后反应放热迅速停止，说明该反应速率较高，物料累积度小。三次实验的最大物料累积度、失控体系可能达到的最高温度MTSR、反应总放热量及比放热焓汇总见表1。引入公式（1）计算标准偏差，评估数据离散程度，结果见表1。表1 丙二酸二乙酯水解反应实验数据汇总根据上述数据，3次丙二酸二乙酯水解实验的比放热焓标准偏差为1.0%，证明量热结果具有良好的一致性；同时与文献对比，量热结果的可信度高。因此，丙二酸二乙酯水解反应适合作为标准反应体系开展量热仪整体性能评价。根据实验结果，建议反应比放热焓参考值为109±2 kJ/mol。结论本文利用RC HP-1000A对丙二酸二乙酯水解反应进行了量热准确性与重复性验证，该反应可作为标准反应体系用于反应量热仪的性能评价。参考文献[1] Jacques Wiss, etal. Determination of Heats of Reaction under Refluxing Conditions [J]. CHIMIA, 1990, 44(12):401

本期预览    2023年12月28日发布的新版GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》对 “绝热温升特性试验”的相关内容进行了大幅调整，本文重点比较了新旧版标准的测试方法和典型实验数据，并对新方法的设计逻辑进行了重点解读。要点回顾GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》标准自2018年正式发布实施以来，有效促进了电力储能及锂离子电池行业朝着合规有序的方向发展。过去5年，随着电化学储能规模的快速扩张，储能用锂电池技术取得了显著进步，同时电池的应用场景更加复杂，为此国家市场监督管理局和国家标准化管理委员会于2023年12月28日发布新版GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》，并于2024年07月01日起正式实施。新国标增加了过载、振动、高海拔绝缘性与耐压性能等六项安全性能试验，并删改了多项试验的测试方法以及技术要求。特别地，新国标对热安全性能试验中的绝热温升特性试验进行了较大改动，修正了旧版试验方法存在的试验流程不明确、技术要求不合理、数据指导价值较低等问题。本文重点通过实测数据比较和解读新旧国标绝热温升试验方法的设计逻辑，阐释新方法的合理性，便于行业用户对新国标要求进行理解并顺利开展实验。调整内容GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》与GB/T 36276-2018版标准的绝热温升特性试验要求对比：2023版新6.7.4.1 绝热温升特性试验电池单体绝热温升特性试验按照下列步骤进行：a) 将按照 6.2.4.1.1完成了初始化充电的试验样品置于绝热模拟装置内，连接温度数据采样线；b) 设置绝热模拟装置试验起始温度为 40 ℃、试验温升步长为5℃、试验终止温度为 130 ℃、温度数据采样周期为 0.01 min；c) 加热试验样品至表面温度达到 40 ℃时保持当前温度，静置5 h，记录时间、温度；d) 继续加热试验样品至表面温度达到 45 ℃时保持当前温度，静置1h，记录时间、温度；e) 控制试验装置恒定当前温度 20min，记录时间、温度，计算温升速率；f) 以5℃为步长逐次递增试验样品表面温度至130℃，重复步骤 d)~e)；g) 停止加热，待试验样品表面温度恢复至室温，拆除数据采样线，取出试验样品；h) 记录试验现象，包括膨胀、漏液、冒烟、起火、爆炸、外壳破裂及破裂位置；i) 重复步骤 a)~h)至所有试验样品完成试验。2018版旧A.2.8 绝热温升试验电池单体绝热温升试验按照下列步骤进行：a) 电池单体初始化充电；b) 将绝热加速量热装置的起始温度设定为 40 ℃、终止温度设定为 130 ℃，启动装置，待温度达到 40℃ 时保持温度恒定，将电池单体放入绝热腔体搁置 5h；c) 加热装置以 0.5 ℃/min 的速率升温，加热幅度每达到 10 ℃时保持当前温度恒定20min，装置的温度准确度推荐为±0.2 ℃，升温速率准确度推荐为±0.02℃/min；d) 实时监测电池单体表面中心点的温度，温度数据采样周期不应大于 10ms，温度传感器准确度应为±0.05℃；e) 参见附录B表B.6 记录不同温度恒定阶段的温度点对应的电池单体温升速率；根据记录的试验数据作温度-电池单体温升速率曲线。2023版新5.6.4.1 绝热温升特性电池单体绝热温升特性应满足下列要求：a) 表面温度小于或等于电池单体高温一级报警温度时，温升速率小于 0.02 ℃/min;b) 不起火，不爆炸，不在防爆阀或泄压点之外的位置发生破裂。2018版旧5.2.1.5 绝热温升应提供绝热条件下电池单体不同温度点对应的温升速率数据表,且应提供根据记录的试验数据作出的温度-温升速率曲线。2023版新6.1.2.4 绝热模拟装置绝热模拟装置主要技术指标应满足表5要求。表1 绝热温升试验技术要求对比*点击查看详细标准对比分析新国标试验方法的调整内容，可以总结以下几个方面变化：01试验方法更贴近HWS模式试验方法更贴近在行业内受到普遍认可且成熟可靠的HWS电池绝热热失控测试方法，表征电池自放热特性更具科学性；02首次明确电池检验合格标准首次明确了电池试样的检验合格标准，将绝热温升特性判定结论与生产厂家提供的安全预警条件相关联，标准要求更合理、更具有可执行性；03首次明确测量装置技术指标首次明确了测量装置的技术指标要求，需使用具备绝热试验功能的电池绝热量热仪等绝热模拟装置，规避了行业内使用烘箱等难以达到绝热条件的不规范设备应对试验。04试验方法和记录内容更完善试验方法和记录内容更完善，除检测电池温升速率外，明确需观察实验中电池出现的现象，从而综合评估电池的热安全性。数据对比1.样品准备实验样品：280Ah磷酸铁锂电芯*2。2.实验条件实验仪器：杭州仰仪科技有限公司BAC-420A大型电池绝热量热仪；工作模式：绝热温升模式-2018，绝热温升模式-2023；环境温度：20±3℃。3. 实验结果图3 (a)GB/T 36276-2018和(b)GB/T 36276-2023绝热温升特性试验电池升温曲线图4 (a)GB/T 36276-2018和(b)GB/T 36276-2023绝热温升特性试验电池温升速率-温度曲线表2 电池单体绝热温升特性试验数据记录表执行旧国标绝热温升试验时，由于仅规定程序控制绝热加速量热装置的温度，而电池样品由于自身热容较大升温相对滞后，从而导致电池样品与绝热量热仪炉体之间的温差较大（如图3a），炉体对电池样品存在严重的过加热现象，测定得到的不同温度点对应的电池温升速率明显偏大，如图4a和表2所示；而新国标规避了上述问题，明确电池样品需达到目标台阶温度后继续恒温60min，使电池在绝热模拟装置中处于良好的绝热环境后再继续搜寻20min，检测其温升速率。如图4b所示，此时测定得到的电池温升速率完全取决于电池内部自放热反应，能够反映电池在目标温度下的副反应、自放电速率和表观反应动力学特征，科学地表征其热稳定性，对于电力储能行业用锂离子电池在使用中的热管理和安全预警更加具有指导意义。图5 GB/T 36276-2023绝热温升特性试验升温曲线局部特征:(a)首台阶；(b)速率检测台阶新国标绝热温升特性试验在电池单体达到首台阶目标温度40℃后需保持恒定5h（图5a），从而使电池内外部温度充分达到平衡；另一方面，如图5b，新国标试验台阶温升步长设置为5℃，每个台阶温度平衡1h后继续搜寻20min，计算20min内的温升速率，该款电芯温升速率达到0.02℃/min对应的温度台阶为105℃，该温度应大于电池厂商宣称的电池单体高温一级报警温度。结论与展望根据分析与实测结果，GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》绝热温升特性试验能够科学、准确地测定电池在绝热环境中的自放热温升速率，为电力储能相关行业更安全地使用锂离子电池提供指导。

    本期预览    本文开发了加热丝辅助加热温差基线实验方案，显著降低了温差基线校准的实验耗时，提高了测试效率，同时通过校准验证证明了优化方案的有效性。要点回顾电池绝热量热仪是测试锂电池绝热热失控特性的主要仪器，为获得最准确和有效的测试数据，完整的测试流程包括样品准备、温差基线校准、校准验证和电池测试四个步骤。其中温差基线校准能够确保仪器的绝热性能，是提高仪器检测灵敏度和准确性的重要操作步骤。正常使用情况下，温度基线校准每两个月进行一次即可，重复进行校准的必要性主要体现在以下两个方面：1、测温热电偶长期受到高温冲击会逐渐出现温度漂移；2、尺寸差异过大的样品在量热腔内部所处的温度场明显变化。另外，若出现温度传感器或保温棉等零配件更换的情况，同样需要重新进行温差基线校准实验。校准实验所需时长与样品质量相关。280Ah磷酸铁锂电芯等大型电芯所需时间较长，可能达到3-5天甚至1周以上，极大拖延了实验进度。基于上述问题，本文提出加热丝辅助加热的温差基线实验方案，在样品表面缠绕加热丝，并利用加热丝加热缩短样品升温时间，能够大幅降低温差基线实验时长，显著提升实验效率。实验部分1.样品准备本文按照两种典型电芯样品的尺寸加工实验所需的标准铝块样品。#1铝块：204*173*53mm，5625g；#2铝块：274*104*12mm，924g。图1 选择的典型电芯样品2.实验过程（1）常规温差基线实验：选择“温差基线”模式，按照常规实验操作进行温差基线实验；（2）加热丝辅助加热温差基线实验：选择“温差基线”模式，加热丝缠绕样品，并外接电源进行辅助加热，其余所有实验操作均与常规温差基线实验一致；（3）校准文件验证：选择“HWS”模式，进行铝块HWS台阶升温实验，计算每个台阶样品温升速率，验证校准文件的有效性。图2 制样/装样示意图与实物照片实验结果如图3所示，对比两种温差基线实验得到的温升曲线，可以发现常规实验模式下样品在量热腔内通过对流、传导等方式升温较慢，升温阶段占用了大部分实验时间。而通过加热丝辅助加热的方式能够强制提高样品温升速率。图3 #1(a,b)和#2(c,d)样品常规温差基线(a,c)和加热丝辅助加热温差基线(b,d)实验温升曲线对比根据表1，优化后1号和2号样品温升曲线的单台阶时间仅为优化前的15.8%和41.4%，对于大质量的样品提升效果尤为显著。在优化后，两个样品的单台阶时长均为110min~120min，而一般温差基线实验需要跑6~10个台阶，因此大部分样品均可在1天内完成实验，大幅提高了温差基线实验的效率。表1 两种温差基线实验测试时长对比随后，利用HWS模式验证加热丝辅助加热方案得到的校准文件的有效性。如图4所示，HWS温升曲线各温度台阶的温升速率均处于-0.005~0.005℃/min的有效范围内，校准后仪器的绝热性能良好，证明本优化方案在提高实验效率的同时未损失校准精度。图4 #1(a,b)和#2(c,d)样品加热丝辅助加热温差基线校准结果验证结论加热丝辅助加热的温差基线实验方案能够大幅提高实验效率，尤其对于大质量样品的优化效果尤为显著，可降低用户进行校准的时间成本和顾虑。

前言9系超高镍三元锂离子电池是指正极材料元素比值为Ni:Co:Mn=9:0.5:0.5的三元锂离子电池，作为短期内已经将锂电池正极材料的潜力发挥到最大的方案，9系锂电池的理论能量密度甚至超过了300Wh/kg。由于9系锂电池具有超高的能量密度，受到了致力于提高新能源汽车续航里程的主机厂的密切关注。但高能量密度伴随着潜在的高危险性，因此获得9系电池的热失控特征参数尤为重要，但是9系锂电池的热失控过程非常剧烈，有较大概率会损伤仪器，因此9系锂电池的绝热热失控实验数据十分缺乏，电池热管理设计也缺少实验数据的支撑。本文利用杭州仰仪科技有限公司BAC-420A大型电池绝热量热仪进行了130Ah的9系NCM超高镍锂离子电池的绝热热失控测试，获得该电池热失控过程的相关热力学特征参数等信息。相关结果有助于帮助研究人员明确9系电池的热失控危害性，优化电池安全设计。实验部分1.样品准备实验样品：130Ah 9系NCM锂离子电池*1，260mm*100mm*25mm，100%SOC。2.实验条件实验仪器：杭州仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪；工作模式：HWS模式、温差基线模式；标准铝块：6061铝合金材质。图1 BAC-420A大型电池绝热量热仪3.实验过程3.1 温差基线校正：利用与电池大小形状一致的标准铝块进行温差基线模式实验，对热电偶及仪器进行校正；3.2 标准铝块HWS实验：利用标准铝块进行HWS模式实验，验证温差基线校正的效果及实验过程中仪器的绝热性能；3.3 电池HWS实验：为了防止9系电池热失控损坏炉腔，因此在电池外部增加了如图2所示的金属网防护罩，以HWS模式进行绝热热失控实验；图2 9系电池实验安装示意图及实物照片3.4 标准铝块HWS实验：电池HWS实验结束后，用标准铝块重新进行HWS验证实验，用于验证热失控后仪器功能是否正常及传感器漂移程度。实验结果图3 电池绝热热失控(a)温度-压力曲线及(b)温升速率-温度曲线如图3(a)所示，电池在82.68℃下的自放热温升速率达到了0.02℃/min的Tonset检测阈值；在131.67℃达到泄压温度Tv，泄压阀打开；随后在169.49℃达到热失控起始温度TTR (60℃/min)，电池发生热失控，数秒内温度快速升高至约1090℃，最大温升速率(dT/dt)max超过40000℃/min。并且通过图4所示的抗爆箱内外部的监控画面，可以发现电池的热失控过程十分剧烈，在极短的时间内喷射出强烈的射流火及大量浓烟，同时瞬间产生的高温高压气流对实验室墙面产生了一定的冲击作用。图4 (a)防爆箱内部视频及(b)防爆箱外部视频图5 电池残骸照片通过观察电池残骸可以发现，泄压阀位置完全崩裂，同时电池残骸基本仅剩外部铝壳，内部电池材料几乎全部从泄压口喷出，热失控后电池的质量损失率达到了85.97%，也侧面表明了9系电芯的热失控剧烈程度。图6 电池热失控前(a)后(b)铝块HWS模式实验曲线在电池实验前，通过标准铝块的HWS实验验证了仪器良好的绝热性能，如图6(a)，每个温度台阶铝块的温升速率均小于±0.002℃/min；电池测试后，为了确认仪器能否在承受9系锂电池的剧烈爆炸后仍然能正常使用，重新进行一次标准铝块的HWS实验。通过图6(b)可以发现，实验过程中仪器运行良好，并且每一个台阶的温升速率均低于±0.002℃/min，绝热性能依然优异，说明仪器功能完好，同时传感器未出现明显漂移。结论大容量9系超高镍NCM锂电池绝热热失控的剧烈程度高，实验室应具备足够的泄压泄爆面积（建议50平米以上），同时实验室墙面应进行加固。仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪具有优异的耐压和抗爆性，能够承受大容量超高比能电芯的热失控爆炸冲击。

近日，仰仪科技推出两款新品——全自动连续流动反应量热仪和原位红外光谱分析仪。让我们一起来了解这两款仪器的特点吧！全自动连续流动反应量热仪 RC CF-200A该产品是一款自动化程度高、可定制能力强的连续流动反应热分析与量热平台，平台具备自动进样、前置预热、自动脱气、流量控制、强化混合、精确控温、多点测温等功能，能够精确控制连续化反应条件，并实时监测各点温度变化。能够结合热分析理论，分析计算连续流反应器内的反应放热总量、热流分布、峰值温度、温度梯度等结果，可广泛应用于连续化反应的热力学和动力学参数分析、热风险评估和工艺优化等研究。产品特点1）使用系数标定法、流量调节法量热，快速获取反应放热与热流分布，计算峰值温度与温度分布；2）全自动连续化反应工艺操作，可实现自动进样、前置预热、自动脱气、流量控制、强化混合、精确控温、多点测温等功能；3）高性能程控循环水浴，可设定并自动完成预热与反应环境控温；4）安全高效，系统可实现无人运行，自动完成数据记录和分析；5）反应器可更换或加装数量，依照实际需要选择不同材质的反应器；6）支持依据不同反应类型进行实验方案设计，对反应器结构、管路长度与直径、测温位置进行调整，对油浴、混合器、进料泵等各零部件的定制，满足个性化实验需求。技术规格进样流量范围（0.01~50）mL/min进样通道数2（可扩展）进样流量精度＜±0.5%进样流量分辨率0.01 mL/min进样压力脉动0.05MPa夹套控温范围（0~85）℃夹套控温精度±0.05℃管路使用温度范围（-180~260）℃温度传感器测温范围（-50~200）℃测温点数量反应管路：6个，预热管路：1个，夹套温度：1个。可根据实验情况灵活增减原位红外光谱分析仪 IR 360A该产品是一款实时分析反应变化过程的原位中红外光谱系统，可在反应容器中监测原料、产物、中间体的过程特征，帮助实验人员精准获取反应组分浓度、反应速率、杂质形成等关键参数，深入研究反应机理。其具备高分辨率、高信噪比、高稳定性、超快速扫描、波长范围宽等优势，软件支持基线校准、数据可视化处理、自动化动力学分析等，广泛应用于精细化工、制药、材料、石油、食品等领域。参考标准GB/T 21186-2007 傅立叶变换红外光谱仪JJG 001-1996 傅里叶变换红外光谱仪计量检定规程JJF 1319-2011 傅立叶变换红外光谱仪校准规范产品特点1）在间歇、半间歇、连续流工艺中实现长时间原位分析，且不干扰反应进程；2）高性能MCT探测器，具备高灵敏度、高稳定度、高速扫描的能力；3）强大的光谱分析软件系统，支持基线校准、谱图处理、自动化动力学分析等，帮助实验人员建立定性、定量的光谱分析模型；4）ATR钻石探头能承受较为宽广的pH值、温度及压力范围，在多相混合体系中实现无盲区测量，适应各种反应环境；5）工业级紧凑设计，抗振动、抗冲击、抗电磁干扰，占地面积小，使用寿命长。技术规格主机分辨率2cm-1、4cm-1、8cm-1波数范围(5000~834)cm-1探测器探测器类型：探测器型光伏MCT（汞-镉-碲化物）冷却方式：内置TEC控制器工作温度(10~40)℃电源(100~240)V交流电，50/60Hz，1.5A（最大值）湿度＜60%尺寸基本单元：189mm×285mm×127mmATR探头晶体材料钻石棱镜光谱范围(3~17)μm光纤类型AgHal-Broad温度范围(-30~130)℃最大耐压100bar探头长度1.6m轴长度280mm轴直径6mm轴材料哈氏合金C22保护管材料不锈钢V2A制成的扁平钢丝螺旋结构，用玻璃纤维编制包裹，外套：硅橡胶软件定量模型纯物质模型、单变量模型、多变量模型成分分析曲线分解，获取未知体系主要成分变化趋势自动寻峰全光谱范围特征峰自动识别数据联用在线光谱数据与反应器量热数据协同分析关于仰仪科技杭州仰仪科技有限公司于2006年成立，是新能源与化工领域测试仪器设备、解决方案的专业开发者。自成立以来，仰仪科技坚持以技术为核心，不断提升自主创新能力。公司现拥有一支由博士、硕士等专业技术人才组成的高精尖研发团队，已获得国家发明、实用新型近40项，外观和软件著作权10余项，2013年被选为化工产品安全测试技术与仪器浙江省工程实验室联合建设单位。目前，公司产品线主要有热分析与量热、理化参数测试、粉尘爆炸测试和化学品物理危险测试等，产品综合性能达到水平，拥有良好的用户体验和性价比；在应急管理、货物运输、海关监管、市场监管、环境保护、高等院校、大型企业及第三方检测等机构具有广泛应用且口碑良好。

案例介绍  重庆理工车辆工程学院：产学研融合再升级  据乘联会数据，1-10月新能源乘用车市场累计零售595.4万辆，预计2023年新能源乘用车销量850万辆，渗透率将达36%。在此背景下，大尺寸单体与高能量密度电池的装车比例也在不断提高。然而频发的锂电池安全事故让从业者对锂电池的安全边界与失效危害愈发关注。无论是电芯的热分析及优化、电池系统的热管理及热防护设计，都需要获取准确的热物性参数。此前，市场上缺少专门应对大尺寸、大容量电池热失控能量冲击的电池绝热量热测试仪器。我们以用户需求为契机，与重庆理工大学车辆工程学院的锂电池热管理实验室展开合作。重庆理工大学诞生于1940年，前身是国民政府兵工署第11技工学校（对外化名“士继公学”），曾是享誉国内的“兵工七子”之一。车辆工程学院是西南地区最大的汽车专业人才培养基地之一，以“产教融合、研教一体、校企协同育人”为特色，长期与行业知名企业开展紧密型产学研合作和人才联合培养。以学院相关科研团队的科技成果为基础孵化成立了1个重庆市首批高端新型研发机构、2个国家级孵化器、10家科技公司和1个重庆市智能制造标杆产业园，年营业额超过6个亿，相关的技术和装备在长安、赛力斯、广汽、吉利、蔚来、华为等几十家整车和零部件企业产品开发中发挥了重要作用，强有力支持了重庆智能网联新能源汽车万亿级产业集群的建设和发展。方案介绍  从电池材料到900mm长刀电池全覆盖  为了适应锂电池向大体积与高比能量发展的趋势，帮助研究人员更加高效、安全地开展锂电池热安全测试，我们从原材料到电池模组级的测试需求出发，推出了全新的多尺寸电池绝热量热仪系列仪器，按炉腔尺寸包括BAC-90A、BAC-420A、BAC-420B、BAC-800A、BAC-800B、BAC-1000A。本期案例中的电池热管理实验室配备了仰仪科技大型电池绝热量热仪BAC-800A以及小型电池绝热量热仪BAC-90A，这两台仪器的测试范围足够覆盖电池材料级到长边900mm以下电池单体，且满足热管理系统（BTMS）开发所需的锂电池热仿真关键参数及电池热失控特征参数测试能力。>>更多产品资料请查看官网电池热管理系统的设计与优化是该实验室关注的一个核心课题。热管理的好坏直接影响电池性能和寿命，对于性能优良的BTMS，其设计与优化离不开电池充放电产热、比热容等热仿真基础参数。我们为客户提供锂电池热管理参数测试解决方案，帮助其实现热管理和热设计优化。用户价值  产学两不误，BAC-800A 一机搞定 据了解，车辆工程学院的电池热管理实验室为了实现良好的产教融合效果，在规划之初即定位于建立较为齐备的电池热分析实验能力，以紧跟锂电池行业的技术发展。实验室经过多轮技术交流与验证，最终选择了我们的大型电池绝热量热仪BAC-800A。电池ARC在更大炉腔尺寸下的绝热性能是一个难以攻克的技术点，我们的研发人员在深刻理解应用与研究需求的基础上，通过独特技术完成了炉体结构改良+软件算法优化，使得电池级ARC兼顾了大尺寸及高精密电池自放热检测能力。验证报告：磷酸铁锂热失控模拟实验各台阶样品温升速率利用独创的电池模拟系统，全系列仪器经过反复验证校准，确保仪器在各温度台阶的温升速率和理论值始终保持一致，每一个台阶的温升速率检测误差均小于0.002°C/min。因此，仪器可实现优于0.005°C/min的自放热检测灵敏度，远优于国内外同类型产品。BAC-800A投入使用后，不仅契合实验室当前对于各类型电池热管理测试的研究需要，也便于实验室未来对长边900mm等以下长刀大尺寸电芯单体进行深入研究的课题开发需求。车辆工程学院电池热管理实验室大型电池绝热量热仪 BAC-800A可获取的关键参数：电池自放热起始温度、热失控起始温度、热失控最高温度、泄压温度、最大温升速率、热失控孕育时间、变温比热容、绝热温升、产气量、产气速率等。01精确量热800mm大直径炉腔+升级控制软件，确保高精度的炉体温度一致性与测量准确性。02低温模拟通过液氮制冷实现-25℃以上低温工况下的电池性能研究。03产气分析配备承压2MPa压力容器，获取产气量、产气速率等数据。04可靠安全分体抗爆箱设计，可调预压力泄压阀，全面预防电池热失控风险。“多项全能、一机搞定”，大型电池绝热量热仪BAC-800A轻松解决了重庆理工大学电池热管理实验室多尺寸、多体系的电池热测试难题，仪器安全高效的特性与精确灵敏的性能让实验室在产研两端得以齐头并进。

案例介绍  通敏：动力电池检测领域的权威机构  近年来，在气候变化、市场需求、技术进步和政策支持等因素共同推动下，新能源汽车成为越来越多家庭的选择。与此同时，作为新能源汽车质量与安全性的保障，动力电池安全检测需求持续扩大，其中尤以电池热失控产气分析为热点话题。上海通敏车辆检测技术有限公司（以下简称通敏）是一家新能源车辆及电池检测服务商，着重全方位深耕动力电池热安全测试，成立短短数年已成为电池测试行业的“头号玩家”。本期我们一同探秘上海通敏车辆检测技术有限公司如何实现锂电池热失控产气成分在线分析。通敏成立于2016年，是由上海市浦东新区、北京理工大学战略合作的孵化项目，由北理工教育基金会、北理工上海校友、创始人马云团队共同投资成立，是电动车辆国家工程实验室（上海中心）的运营主体。通敏拥有CMA、CNAS、工信部授权新能源汽车公告检测机构、德国交通部等资质认证，拥有多项国际领先的核心专利技术及丰富的产学研成果，研发人员占比70%以上，核心管理层具有丰富的行业经验和全球视野。通敏已在上海浦东金桥、南汇、北京亦庄、深圳龙华等四地建有试验基地。2025年前全国布局十城，2030年前在德、日、美、法、意建立5个国际领先实验室。合作伙伴：整车厂包括比亚迪、蔚来、上汽、广汽、戴姆勒、宝马、奥迪、大众等；电池厂包括宁德时代、弗迪动力、中航锂电、国轩高科、亿纬锂能、蜂巢等。本次探秘的“锂电池热失控产气成分在线分析实验室”位于其上海的电动车辆及动力电池安全技术研究（上海）中心。偌大的研究中心里，由仰仪科技提供的大型电池绝热量热仪BAC-420A、定容燃烧弹、气相质谱仪等核心仪器组成的热失控产气分析联用平台正运行着一组实验。伴随着锂电池能量密度的不断提升，以热失控着火或爆炸为表现形式的锂电池安全事故时有发生，锂离子电池故障释放的可燃气体积聚在汽车等密闭空间内，并被电活动或电池本身高温所点燃，可能导致严重的火灾或爆炸危险。锂电池热失控时逸出气体的信息与锂电池安全评估高度相关，通敏对锂电池失控产气分析的需求不断提升，这个实验室完美地达成了他们的预期。方案介绍  以BAC系列大型电池绝热量热仪为核心  我们了解到，为了更精确地描述锂电池热失控过程，探索锂电池热失控机理，通敏的科研人员对锂电池热失控产气在线分析有着迫切的需求。以大型电池绝热量热仪BAC-420A为核心的“锂电池热失控产气分析联用平台”，可模拟电池热失控过程绝热环境，同步分析全过程的产气成分演化历程，为热失控时各阶段的化学反应机理研究提供数据支持，助力电池材料与电池结构的优化，推动电池安全性及使用性能的提升。该联用平台由气氛控制单元、热失控发生单元、电池产气预处理单元、气体成分分析单元组成。热失控产气检测在线联用新范式  面面俱到，满足电池产气测试的特殊要求 得益于BAC系列超高的可扩展性，我们将系列产品与电池热失控产气在线联用技术充分结合，为通敏的电池测试业务提供新的可能。电池产气检测此前采用人工配气和离线气体收集，效率低、工作量大、人工失误多。如今通敏在检测业务中引入电池热失控产气在线检测联用平台后，将气氛控制、热失控发生、电池产气预处理和气体分析的完整测试流程系统化，在同一平台内实施管理，实现实时数据记录、结果自动分析。对于通敏而言，平台方案实现了电池热失控产气在线联用分析，大大提升了测试业务的周转效率与报告结果的可信度。同时通过多功能、高扩展性的大型电池绝热量热仪BAC-420A，其业务范围也得到了进一步拓展。以BAC系列大型电池绝热量热仪为核心的电池热失控产气在线分析方案，在确保电池热失控过程安全可靠的同时，通过系统联用提供了更加高效智能的在线测试技术，为锂电池行业测试热失控产气提供了全新思路。

本期预览    TCA 3DP-160 3D热物性分析仪是目前行业内测定软包锂电池各向异性导热系数最为有效的测试仪器。本文主要介绍针对不同类型的电芯如何设计合理的测试方案，以期获得更准确的测试结果。原理回顾3D热物性分析仪是一款原创仪器，测试原理基于红外热像仪测温与三维热数据反演技术。如图1所示。测试过程中，将柔性电热片粘贴在软包锂电池底部，施加脉冲热激励，并使用红外热像仪对电池上表面进行非接触测温，记录温度空间分布及时间演变数据。结合温度数据和被测对象的三维热传递数值模型，利用智能优化算法进行热参数反演计算，能够同时求取电池面向与纵向导热系数(kx、kz)，求解得到的热参数可以实现模型预测误差最小化。样品内部真实的传热路径与数值模型的吻合程度决定了测试结果的置信度。上述指标可以通过反演计算过程生成的误差曲线进行定性评估，误差曲线呈现“V”字形，形状越尖锐则代表测量结果的置信度越高，即观测温度对导热系数的偏差越“敏感”。如图2所示，在理想条件下，加热片释放的热流穿透电芯传导至上表面；当存在加热片不适配或参数设置不合理等情况下，一方面将存在不可忽略的热流分量沿铝塑膜进行传导，形成样品表面热流环路，偏离计算模型，降低测量准确性；另一方面，若观测面的温升幅值过小，温度噪声带来的随机误差将导致测量精度下降。图1 TCA 3DP-160 3D热物性分析仪测试原理左：仪器外观；中：测试原理示意图；右：预测误差与误差曲线图2 不同尺寸的电加热片导致热传导路径差异示意图根据上述测量原理，理想的热激励源应具备加热面积小和加热功率大的特点，而加热方案如加热时长和周期等参数设置需要与样品及加热源特性相匹配。本文选择3个典型尺寸的样品，重点介绍加热片选型和加热方案设计思路，结合具体的应用实例帮助用户获得更有效的测试数据。实验部分1. 样品准备如图3，本文选择2款储能电池和1款手机电池共3种样品进行测试。上述样品的尺寸具有一定的代表性，其中15Ah储能电池为常规尺寸，25Ah储能电池厚度较大，而3.5Ah手机电池尺寸小，需根据样品尺寸特点选择不同规格的加热片进行实验。具体样品信息如表1所示。图3 3种电池样品照片表1 测试样品信息2. 样品测试① 15Ah软包电池测试该样品为比较典型的软包电池尺寸之一，由于长边/厚度的比值较大(>20），热流能够快速穿透电池，中心点升温较快，容易在上表面产生明显的温度梯度。因此在确保足够信噪比的前提下，可以适当降低加热功率或缩短加热时间，缩小在样品大面方向的温度扩散范围，从而避免热流环路影响。本实验选择仪器标配的加热片，尺寸为54mm*36mm，使用加热方案为：加热功率8W，加热时间30s，加热周期1个。上述测试方案能够取得较理想的结果。如图4所示，温度预测结果和实测数据的吻合程度非常高，观测面的预测误差控制在0.12℃以内。同时观察图4e和图4f，面向和纵向导热系数的误差曲线均呈现尖锐的V字形，测试结果的置信度高。优化计算结果为kx=23.93 W/(m·K)，kz=0.36 W/(m·K)。图4 15Ah软包电池测试(a) 加热片安装方式；(b) 预测误差空间分布图；样品中心点位置温度时变曲线(b)仿真与(c)实测结果对比；(e)纵向与(f)面向导热系数误差曲线② 25Ah软包电池测试该样品厚度大于常规电池，长边/厚度的比值仅为11.5。为了在观测面建立足够的温度梯度，相较于样品1需要更长的加热时间及更高的加热功率，但同时容易导致热流环路效应。为解决此问题，与标配加热片相比，本实验选用的加热片提高了加热功率，并减小了尺寸，其规格为29mm*23mm。使用加热方案为：加热功率28W，加热时间75s，冷却时间150s，加热周期2个。利用上述测试方案能够兼顾测量准确性和精度。如图5所示，观测面的预测误差控制在0.2℃以内，同时面向和纵向导热系数的误差曲线均反映出较高的置信度，测试结果为kx=22.34W/(m·K)，kz=0.57 W/(m·K)。图5 25Ah软包电池测试(a)加热片安装方式；(b)预测误差空间分布图；样品中心点位置温度时变曲线(b)仿真与(c)实测结果对比；(e)纵向与(f)面向导热系数误差曲线③ 3.5Ah小型软包电池测试由于该样品尺寸小，长边/厚度的比值同样仅为11.8，和样品2的情况相仿，需选择加热功率大而尺寸尽可能小的加热片。本实验选择的加热片尺寸为6mm*3mm，使用加热方案为：加热功率4W，加热时间10s，加热周期1个。如图6所示，利用上述测试方案，观测面的预测误差可控制在0.15℃以内。由于加热片尺寸很小，且加热时间短，限制了大面方向的热扩散；同时，较高的加热功率也确保了观测面达到足够的温升幅值。因此，图6e和6f同样表明测试结果的置信度较高。优化计算结果为kx=25.91 W/(m·K)，kz=0.91 W/(m·K)。图6 3.5Ah小型软包电池测试(a)加热片安装方式；(b)预测误差空间分布图；样品中心点位置温度时变曲线(b)仿真与(c)实测结果对比；(e)纵向与(f)面向导热系数误差曲线总结3D热物性分析仪能够准确、高效地分析软包锂电池导热系数。而合理的测试方案能够进一步提升测试结果的准确性和精度。结合用户需求，杭州之量科技有限公司提供不同规格的加热元件，并开发了加热方案智能推荐算法，可根据样品特性自动设置合理的实验参数，显著降低仪器操作难度，确保用户能够便捷使用。

本期预览    本文利用BAC-420B大型电池绝热量热仪对锂离子电池在宽温域下的变温比热容进行测试，研究电池比热容随温度变化的一般规律。前言比热容是进行锂电池热管理系统瞬态仿真的关键热物性参数，用于定量分析电池升降温特性与电芯间热传递规律等。锂离子电池的适宜工作温度一般为20~50℃，但其工作环境覆盖北方冬季室外-30℃的严寒到炎炎夏日地表接近70℃的高温，因此必须考虑极端环境下的电池热管理策略。为了精确、有效地开展上述高低温工况下的热管理仿真，即要求获得电池在宽温域下的变温比热容数据。电池绝热量热仪是测定电芯比热容的有效手段。本文使用杭州仰仪科技有限公司的BAC-420B低温型大型电池绝热量热仪，基于独创的差示绝热追踪测试原理，准确测定了锂电池在-30~65℃范围内的变温比热容。实验部分1. 样品准备实验样品：LFP磷酸铁锂软包锂电池*2，380mm*120mm*15mm，100%SOC；标准铝块*2，380mm*120mm*15mm，6061铝合金。2. 实验条件实验仪器：BAC-420B大型电池绝热量热仪；图1 BAC-420B低温型电池绝热量热仪工作模式：比热容测试模式；加热片参数：PI加热膜，23.2Ω；加热功率：18W；控温范围：-35~60℃。3. 测试原理比热容测试基于差示绝热追踪的原理。简而言之，在量热仪的绝热追踪工作模式下，利用柔性电加热片对锂电池与已知比热容的标准样品(通常为铝质)进行加热，并尽量控制样品与参比的升温历程一致。根据式（1）和式（2），利用参比可计算和扣除由于测试过程中实验环境难以达到完全理想绝热而耗散至环境中的热量，从而精确测量锂电池比热容。图2 基于差示绝热追踪原理的比热容测试方法另外，普通型绝热量热仪并不具备主动降温功能，只能进行室温以上的实验。BAC-420B低温型电池绝热量热仪配制液氮吹扫降温功能，可快速将实验温度降至-30℃以下进行低温测试。 4. 测试步骤Step1：利用导热胶带将加热片贴合在两个100%SOC电池(铝块)中间，组成三明治结构，并用耐高温胶带将整体缠紧；Step2：打开大型电池绝热量热仪炉盖，将电池样品(铝块)固定于量热仪腔体内，并利用耐高温胶带将样品热电偶贴合于样品大面中心点；Step3：在操作软件上选择比热容测试模式，并设置相关实验参数；Step4：关闭炉盖，打开液氮罐阀门，进行液氮吹扫降温，等待样品及量热腔盖壁底温度低于实验启动温度后，在操作界面上启动实验。实验结果图3 (a)和(b)比热容实验温升曲线及(c)电池变温比热容如图3(a)所示，实验过程中量热腔炉体温度与样品温度始终保持紧密贴合，温差低于±0.2℃。准绝热测试环境封闭了样品的热耗散，能够显著降低难以准确测量的不确定项所引入的系统误差。图3(b)为电池及参比在比热容实验中的温升曲线，由于两者热容存在差异性，因此相同加热功率下温升速率不完全一致。图3(c)显示了测定得到的电池变温比热容曲线（每5℃平均），可以发现随着温度上升，比热容呈单调上升趋势。同时可计算得到电池在-30℃到65℃范围内的平均比热容为1024.64kJ/(kg*℃)。结论与展望利用BAC-420B大型电池绝热量热仪可以测量电池在宽温域内的比热容数据，能够帮助研究人员更全面地进行热管理设计，优化电池系统在高低温工况下的性能。

中国储能网讯：BAC(battery adiabatic calorimeter)系列电池绝热量热仪通过追踪电池温度变化并动态调节环境温度，可消除电池与环境之间的温差，从技术层面实现系统的热动态封闭。在这种绝热测试环境下，电池的温度变化必然是自身吸放热导致的。因此通过大型电池绝热量热仪可以准确测定电池热失控过程中的关键参数。电池热安全测试驶向“新大陆”中国科学院院士欧阳明高在CIBF2023上发表演讲，他指出大容量电池中磷酸铁锂电池的燃爆指数可以达到三元电池的两倍，大容量磷酸铁锂电池也需要进行严格的热安全测试。他表示，一般认为磷酸铁锂电池比较安全，本质上对于小的磷酸铁锂电池的确是这样，因为正极材料基本到500℃以上才可能出现分解，但是大容量磷酸铁锂电池内部温度可以超过800度，这就超过了磷酸铁锂正极分解的温度。在一般情况下正极磷酸铁锂对小安时是不分解的，所以热失控不剧烈，但是大容量磷酸铁锂电池可以分解，而且它产生大量可燃的电解液蒸汽，这跟高镍三元是不一样的。现在的储能电池基本上都是300Ah以上，内部可能达到700-900℃并引起正极材料分解，导致发生剧烈的热失控，因此同样需要对大容量磷酸铁锂电池进行严格的热安全测试。再看看磷酸铁锂的产气，它产生的氢气慢慢增加，随着SOC的增加，氢气到50%以上，这也是非常危险的。比较一下两种电池的燃爆风险，磷酸铁锂电池的燃爆指数是三元电池的两倍。三元电池是自己容易热失控，自己把自己点着，磷酸铁锂电池自己点不着，但是它的气体爆炸的风险比三元电池要高，一旦在外面遇到火花它更危险。随着新能源汽车渗透率的快速提升，“续航焦虑”等多种因素推动电池单体向大体积与高比能量发展，电池的安全性再次成为行业与市场首要考虑的因素。中国的锂电池产业具备领先的创新能力与规模效应，然而全球范围内却鲜有与超大尺寸（长边≤1500mm）电芯热安全测试需求相匹配的热分析仪器。在发展迅猛的锂电池领域，依靠理论值、经验值对于研究电池的安全边界与失效危害十分不可靠，缺少科学准确的电池热特征参数测试将制约产业的长期健康发展。继续探索电池行业前沿的“新大陆”需要更科学、专业的测试工具。仰仪科技创新设计的BAC系列全尺寸大型电池绝热量热仪突破传统ARC腔体体积小、耐压/保压能力弱的局限，将为大容量、高比能量电芯提供前所未有的热测试解决方案。专业资质：绝热量热仪+定容燃烧弹二合一锂电池的“放热”和“产气”是研究者和从业者长期关注的两大议题。高能量密度和电池材料的自反应特性让锂电池在滥用条件下易诱发不可预测的放热和产气行为，并可能造成热失控、燃烧或爆炸等严重后果。对于小型电池单体的产气测试，传统方法之一是采用绝热量热仪加装气体收集容器实现；另一类则依靠炉腔密封性直接测试，但由于其结构缺陷带来的对流热散失会导致炉壁与样品温差过大，最终影响测试结论的可信度。对于热失控产气更加剧烈的大型单体，一方面庞大的气体收集容器可能会大幅削弱仪器的绝热性能；另一方面瞬间的热失控冲击与产气压力甚至会对传统的绝热仪器结构造成不可修复的破坏。针对以上问题，BAC系列大型电池绝热量热仪的工程师们设计了两种路线，其中以BAC-1000A为代表的密闭型仪器创新地将绝热量热仪与定容燃烧弹合二为一，能够在绝热条件下同步完成热失控产气测试，进一步提高试验的效率和可靠性，从而达到1+1远大于2的效果。BAC系列密闭型大电池（BAC-1000A，BAC-800B）兼备绝热量热仪与定容燃烧弹的功能特点，具备《特种设备制造监督检验证书（压力容器）》BAC系列泄压型大电池强调仪器安全性，同时具备一定的炉体密封性能，并使用特制的密封测试罐；跟跑、陪跑、领跑BAC系列产品的果实建立在中国锂电池产业快速发展的沃土之上，也源于仰仪科技对锂电池行业现状的深入思考和持续改进的追求。BAC系列仪器的研发团队从市场需求出发，以解决行业痛点为己任，积极寻找创新方案。用户需求：随着电动汽车和可再生能源的发展，对大容量、高能量密度电池的需求日益增长。同时，人们对电池安全性的关注也达到了前所未有的高度。行业痛点：锂电池在高温、高寒等极端环境下容易出现热失控或性能衰减现象，引发安全隐患；此外传统电池的能量密度和循环寿命仍有待提高。然而当前的电池ARC已经无法满足新型锂电池的安全测试和研发。从早期的热分析技术攻关开始，在追赶国外先进技术水平的过程中逐渐依靠绝热加速量热仪（TAC-500A）与进口打出平手，再到如今BAC系列全尺寸大型电池绝热量热仪的推出，仰仪科技在新旧赛道的切换中持续践行着自主创新的使命。

前言坩埚选择考虑的因素众多，包括坩埚体积、坩埚使用温度、坩埚材质等，选择适合的坩埚可帮助取得理想的测量结果[1-2]。图1 影响坩埚选型的多种因素[2]坩埚种类1. 按坩埚材质分类坩埚材质包括铝、三氧化二铝、铂/铑、铂+氧化铝内衬、氧化铝+氧化铱、石墨、镀金、纯金、玻璃、陶瓷等。图2 不同材质的坩埚2. 按坩埚耐压分类（1）高压坩埚：主要类型为一次性不锈钢坩埚和可重复使用的尼孟合金（NiCr20TiAl）坩埚，可承受高达 15 MPa的压力。高压坩埚的密封需要使用专用的密封工具。（2）中压坩埚：允许使用的最大压力为 2 MPa，一次性使用。中压坩埚可使用 FPM O型圈（存在少量水蒸气渗透问题）或 PCTFE O型圈密封（220°C时存在 DSC 熔融峰）。（3）低压坩埚：最常用的坩埚类型，以铝坩埚为主，耐压通常低于0.3MPa。图3 不同耐压能力的坩埚3. 按坩埚体积分类坩埚体积具有15μL~ 900μL的选型范围，例如15、20、25、30、40、70、100、160、300、600、900uL的规格。小体积坩埚的信号时间常数小，热流滞后性低；热效应较弱的样品可使用大容积坩埚，提高测试样品量。图4 不同体积的坩埚坩埚选用技巧1. 坩埚盖的影响坩埚盖用于密封坩埚，以抑制溶剂蒸发，或压实样品。根据不同应用场景，坩埚盖的使用可分为4种情况：（1）不加盖：对于开放式坩埚，坩埚内外气体可以进行自由交换。（2）使用针头穿孔：通过在盖上刺一个大孔，可提供不同型号的针头（直径0.1mm、0.7mm、1mm）对盖子穿孔。可防止测试样品溢出坩埚对传感器造成影响。同时，坩埚内气氛与炉内基本相同，样品蒸发速度仅略微减慢。（3）盖子预穿50 μm 孔：与标准40 μL 坩埚组合使用，内部形成自生成气体，蒸发速度明显减慢。（4）严密密封：可在不发生气体交换的情况下测量样品，并抑制样品蒸发、沸腾、汽化或升华。图5 不同类型盖子的坩埚示意图2. 不同耐压坩埚的应用场景低压坩埚适用于一般测试场景，适用于多数样品的热焓、相转变、比热容、氧化诱导期等测试。中压坩埚被用来测试有较大失水的样品，通常为生物学样品和药物。如图6所示，高压坩埚抑制了挥发性物质的蒸发，确保整个实验样品在坩埚内的密封环境中进行，减弱汽化热的干扰，适用于挥发性强的样品。试样的蒸发或气态产物的分解，在从敞口的DSC坩埚中逸出后，可能被记录为吸热，可能给出误导性的结果，如图7所示。另外，如一次性密封铝坩埚不适合化学品热安全研究，因为它们不能承受mg级样品分解产生的压力，此类型实验需要选择高压坩埚。图6 挥发性试样示意图[3]图7 使用不同耐压坩埚的DSC曲线：a)理想的放热分解DSC曲线（高压坩埚）；b)异常吸热峰（普通铝坩埚）。[3]3. 测试样品种类根据测试样品的种类，建议依据下表选取合适材质的坩埚。需注意样品与坩埚材质是否发生化学反应。例如，当使用温度超过660℃时，铝坩埚会熔化并破坏传感器；加热到一定温度，氧化铝坩埚会与金属样品发生反应；铂金坩埚可能会与碳发生反应，缩短坩埚使用寿命；铂还会与金属形成合金，破坏传感器。不同材质坩埚的使用温度范围迥异[4]。例如金属铝坩锅适用温度范围为-150～600℃，具有良好的传热性能、灵敏度、峰值分离能力和基线性能；Al2O3坩埚最高工作温度为1650℃，具有较宽的样品相容性，但其灵敏度、峰分离能力、基线稳定性都比较弱；铂铑合金坩锅适用-150～1600℃，具有优良的传热性能、灵敏度、峰值分离能力和基准性能，但价格昂贵；石墨坩埚适用温度范围为-150～2400℃，在高温下必须用惰性气氛保护，当温度高于1000℃时，石墨坩埚与传感器之间必须有Al2O3衬垫。表1 不同样品种类对坩埚选型的影响[1-2]4. 测试样品用量DSC试验的样品用量介于0.1~10 mg，试样量不超过坩埚体积的 1/3~1/2。并且坩埚体积的选择也与测试样品的性质有关[5]：（a）对于极易反应的样品(如烈性炸药)，建议样品量（b）对于其他高能材料，3 mg的样品量可能是一个不错的选择；（c）对于有机材料和药品，建议1~5 mg；（d）对于聚合物，建议用量10 mg；（e）对于复合材料，建议用量为15~20 mg。总结综上所述，坩埚选型非常重要，测样前需要提前了解样品性质，选择合适材质、耐压和容积的坩埚，设置合理的测试条件，才能获得理想的检测结果。参考文献[1] 丁延伟，郑康，钱义祥. 热分析实验方案设计与曲线解析概论. 北京：化学工业出版社, 2020.08.[2] 陆立明编译. 热分析应用基础. 上海：东华大学出版社, 2011.01.[3]Green S P , Wheelhouse K M , Payne A D ,et al.On the Use of Differential Scanning Calorimetry for Thermal Hazard Assessment of New Chemistry: Avoiding Explosive Mistakes[J].Angewandte Chemie, 2020.DOI:10.1002/ange.202007028.[4] Mingzhi,Zhao,Lulu,et al.Experimental analysis on crucible selection of thermal properties of nitrate salt[J].Energy Procedia,2017.[5] Hussien A E , Klaptke T M .A review on differential scanning calorimetry technique and its importance in the field of energetic materials[M]. 2018.

‍会‍议信息北京分析测试学术报告会暨展览会（简称“BCEIA”）作为展示国际新技术、新仪器、新设备的窗口，一直以来受到国内外众多专家、 学者、科技人员的关注，近年历届展会所展示的新仪器、新设备均超过3000余台，展品包括分析仪器、生命科学仪器、实验室器材、试剂、软件和分析测试服务等。‍精彩预告作为浙仪旗下实验室事业群成员，仰仪科技、之量科技、钧度科技共同参加本届BCEIA展览会，诚邀各位嘉宾莅临展台，与我们探讨交流。‍‍B‍‍CEIA观展指引:时间：9月6日-9月8日地点：北京中国国际展览中心（顺义馆）单位：仰仪科技‍‍、之量科技、钧度科技展位：E2馆E2135E2135展位指引:仰仪科技、之量科技、钧度科技将携DSC差示扫描量热仪 DSC-40A、热流法导热仪 HFM 5I0A、自动氧弹量热仪 ATC 300A三款新品亮相此次盛会，并实时直播『新品发布会』，现场介绍三款新品的性能优势及技术创新点。9月6日-9月8日莅临展位的嘉宾，可参与现场的趣味活动，领取精美礼品一份。直播当天还有抽奖互动，欢迎各位扫码预约！‍亮相展品‍‍‍【新品】DSC差示扫描量热仪 DSC-40A基于塔式热流法原理设计，通过程序温度控制下测量样品与参比样品之间单位时间内热流差随温度或时间变化。【新品】热流法导热仪 HFM 510A精准测量膨胀珍珠岩、泡沫玻璃、气凝胶、混凝土、石膏等建筑绝热材料的导热系数，广泛应用于建筑材料、制冷与保温材料等领域。【新品】自动氧弹量热仪 ATC 300A高度自动化的燃烧热值测量仪器，测试时间快、测试范围广，能够快速准确地测试各种可燃物的燃烧热值。绝热加速量热仪 TAC-500A在实验室条件下模拟潜在热失控反应的专业仪器，主要用于化工工艺研发、工艺优化与放大、化学品热危险性评估、燃爆事故调查与分析以及热动力学研究等。自动反应量热仪 RC HP-1000A在实验室条件下以立升规模模拟工厂间歇或半间歇化学反应的具体工艺过程，是测量反应吸放热量和热风险参数的专业仪器。快速筛选量热仪 RSC-400A面向反应热危险性快速评估的专业量热仪器，可在较宽的温度范围内获得热量、压力、产气量以及泄放数据。微量连续闭口闪点仪 FP CC-420A基于连续闭口杯法研制而成的燃烧危险特性专业测试仪器。微量蒸气压测定仪 VP TE-1000A基于三级膨胀法研制的液体挥发性自动、快速测试仪器。电池等温量热仪 BIC-400A基于功率补偿等温量热原理开发的面向各类型锂电池单体产热特性测试的专业仪器。3D热物性分析仪 TCA 3DP-160基于红外热像仪测温与三维数据反演技术研发，适用于软包锂电池等复杂结构样品（多层、非均质、各向异性）的导热系数评估和热扩散系数评估。关于仰仪杭州仰仪科技有限公司成立于2006年，浙仪旗下实验室事业群成员，是专注于化工与新能源领域测试需求的国家高新技术企业。我们在温度测量与发生、测试容器制备、仪器集成与数据分析等核心技术上有深度积累，是化工领域测试仪器设备、解决方案的专业开发者。

GB/T 42368-2023《高温高压条件下可燃气体（蒸气）爆炸极限测定方法》 于2023年3月17日发布（2023年第1号中国国家标准公告），并将于2023年10月1日正式实施。该标准由全国危险化学品管理标准化技术委员会（SAC/TC 251）提出并归口，主要起草单位包括应急管理部天津消防研究所、中国安全生产科学研究院、中石化安全工程研究院有限公司、杭州仰仪科技有限公司等。爆炸极限可作为表征可燃性气体（蒸气）燃烧爆炸特性的重要参数，以及监测预警指标设定的主要依据。化工生产工艺和锂离子电池热失控过程存在大量高温高压条件下可燃性气体（蒸气），高温高压条件下的爆炸极限与常温常压条件下爆炸极限存在较大差异，已有爆炸极限的测试方法和装置无法满足测试需求。该标准的发布实施对化工过程中风险精准识别与预警、监测监控仪表的科学选择、惰化抑爆应用、锂离子电池热失控气体爆炸性参数测定等安全措施的合理设置提供了技术支撑。标准范围本文件描述了在给定初始温度和初始压力条件下，可燃气体（蒸气）与空气形成可燃混合气的爆炸极限的测定方法。本文件适用于初始温度200 ℃以下，初始压力1.0 MPa（绝对压力）以下，且最大爆炸压力不大于15.0 MPa（绝对压力）条件下可燃气体（蒸气）爆炸极限的测定。本文件不适用于化学不稳定性气体或各组分相互间会发生反应的混合气体爆炸极限测定。应用案例锂离子电池热失控产气爆炸极限测试锂电池热失控产气极限氧浓度研究锂电池热失控产气/电解液蒸气二元体系燃爆特性研究

本期预览‍‍‍本文介绍了差示扫描量热仪（DSC）的工作原理，分析了典型热转变过程的DSC特征曲线，所介绍案例可作为DSC曲线解析参考，满足用户测试需求。前言DSC-40A是一款由仰仪科技开发的差示扫描量热仪新产品。该产品使用毫克级样品量，可测定玻璃化转变温度、熔点、结晶温度、结晶度、熔融焓、结晶焓、结晶动力学、反应动力学参数、比热容、材料相容性和胶凝转化率等基础数据，广泛应用于高分子材料、生物医药、无机非金属材料、石油化工、金属材料、含能材料、食品工业等领域的热力学和动力学研究。本文选取高分子材料和锂离子材料等典型样品，利用DSC曲线反映的各种参数信息，揭示热过程和热处理对材料组成、相态变化和物化性质的重要影响。图1 仰仪科技DSC-40A差示扫描量热仪原理与应用‍‍1. DSC工作原理1955年，Boersma 改进了DTA设备，可使得扫描过程中样品的热流与温差呈稳定的线性关系，从而可以定量测量热流，标志着“热流型”DSC的诞生。相比“功率补偿型”DSC，“热流型”DSC具有基线平稳、灵敏度高、使用和维护成本低等优势。后续随着DSC技术的发展与进步，关于DSC热流测定的方法不断完善，仪器精密度与准确度不断提高，为热分析科学的进步发展奠定了基础。热流型DSC的主要组件被置于一个封闭的圆柱形银质炉腔中，通过连接到加热块上的热流传感器将热量传递至样品。热流传感器主体为镍铬合金结构，两个凸起平台分别支撑样品盘和参考盘。铜镍合金盘焊接至平台背面，形成测温热电偶准确测定样品和参比温度。在热流型DSC中，当炉体温度以恒定速率变化时，实时测量进入样品盘和参考盘的热流差，并通过热流校正获得样品真实吸放热功率值。仰仪科技新品DSC-40A考虑并校准了热流传感器参比和样品端物理特性及加热速率差异带来的影响，因此相较于传统DSC具有更优异的分辨率和灵敏度。图2 热流型DSC典型炉体结构[1]2. DSC研究玻璃化转变过程玻璃化转变表示高分子材料从“玻璃态”转变为“橡胶态”的过程。在玻璃化温度Tg以下，分子运动基本冻结；到达Tg时，分子运动活跃起来，热容量增大，曲线向吸热一侧偏移。非晶态不相容的二元共聚物一般有两个玻璃化转变，而且玻璃化转变特性有所不同。图3是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）的嵌段共聚物的DSC曲线，曲线B和曲线S分别代表有一定交联的聚丁二烯和聚苯乙烯均聚物的热转变曲线。共聚后的热塑性弹性体SBS有两个玻璃化转变温度Tg1和Tg2，分别向高温侧和低温侧偏移。玻璃化转变温度可以分析材料凝聚态结构，指导科学研究和工业生产。图3 SBS嵌段共聚物的DSC曲线[2]3. DSC研究结晶过程依据结晶动力学测定标准GB/T 19466.7，利用差示扫描量热法研究聚合物结晶动力学。在 1、2、4、6、8°C/min 的降温速率下，聚丙烯PP的熔体结晶 DSC 放热曲线如图4所示。在不同的降温速率下，结晶峰均显示一个单峰。随着降温速率的升高，结晶放热峰呈现宽度逐渐变大且不断向低温方向偏移的趋势。通过切线法可以获得不同降温速率下的结晶放热峰峰温 Tp 与结晶峰起始温度 T0的值。DSC曲线帮助用户更好地理解物质的热性质和结晶行为。图4 不同降温速率下的 PP 熔体结晶 DSC 曲线[3]4. DSC研究氧化诱导期氧化诱导期（OIT）是测定试样在高温氧气条件下开始发生自动催化氧化反应的时间。通过差示扫描量热法测定聚烯烃氧化诱导时间，能够快速准确地评价聚烯烃的热氧化稳定性，为聚烯烃产品的开发研究、生产加工、性能评价等提供技术支持。如图5所示，在氮气流中以一定速率程序加热聚烯烃至试验温度，达到设定温度后恒温3min，以氧气切换点t1记为试验的零点，继续恒温，直到放热显著变化点出现，最后切线外推得到氧化诱导时间t3。图5 聚丙烯氧化诱导时间DSC曲线[4]5. DSC研究锂电池材料分解动力学通过多重扫描速率下的DSC曲线，使用Kissinger 法研究锂离子电池聚合物电解质热解动力学。如图6所示，PEO固态聚合物电解质有三个主要吸热峰。第一个分解阶段为100.9~131.2℃，代表PEO全固态聚合物电解质的熔融峰；第二个分解阶段为131.3~258.3℃，推测为PEO中活化能较低的侧链断裂，反应生成分子量较低的聚合物，吸收大量的热。第三个分解阶段为258.4~378.7℃，代表PEO基体主链发生热解。动力学参数见表1。图6 PEO基全固态锂离子聚合物电解质 DSC 曲线[5]表1 锂电池材料Kissinger法热分解动力学参数[5]6. DSC测量电池材料比热以蓝宝石作为标准试样，使用经典的“三步法”测量复合阴极（a）和电池聚合物电解质（b）的比热。结果表明，在80~120℃范围内，聚合物电解质和复合阴极热容与温度呈线性相关。图7 比热测定结果[6]7. DSC水分定量分析图8为红松试样在先降温后升温后得到的DSC曲线。从DSC曲线可看出，温度降至约-18℃时，会出现1个明显的放热峰；在升温阶段，温度升至约0～10℃时，会出现2个连续的吸热峰，其中1个峰窄而小。结果表明，木材试样内部的水分发生了相变，因此可以依据单位质量冰的熔化热值对木材内的水分进行定量分析。图8 红松试样 DSC 曲线[7]总结近年来，国产DSC仪器已经取得了显著进步，在准确性、精密度和稳定性等方面有了显著提升。除此之外，仰仪科技新品DSC-40A新增了强大的人机交互与自动进样等多功能选配。该仪器可准确测量不同材料的热特性参数，帮助研发人员深入研究和理解材料结构与性能的影响因素，为材料科学提供重要支撑性数据。参考文献[1]Kv K, Attarde, Pr Y , et al. Differential Scanning Calorimetry: A Review.[J]. Research and Reviews, 2014(3).[2]张倩. 高分子近代分析方法[M]. 成都：四川大学出版社, 2020.12.[3]孟颖异. 聚合物结晶特征温度的热分析研究[D].南京理工大学, 2020.000344.[4]董宝钧,张立军,高海等.差示扫描量热法测定聚烯烃的氧化诱导时间[J].橡塑技术与装备,2010,36(11):25-27.[5] 鲍俊杰. 全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究[D]. 中国科学技术大学,2018.[6]Villano P, Carewska M, Passerini S. Specific heat capacity of lithium polymer battery components[J]. Thermochimica acta, 2003, 402(1-2): 219-224.[7]徐华东,王立海.冻结红松和大青杨湿木材内部水分存在状态及含量测定[J].林业科学,2012,48(02):139-143.

如何为精细化工反应风险评估与工艺优化提质增效？浙江华颀给出答案。位于浙江省长三角医药产业技术研究园的浙江华颀安全科技有限公司，是国内知名的精细化工过程安全研究检测机构。在华颀的反应安全风险评估实验室中，仅绝热加速量热仪 TAC-500A 就有6台之多。实验人员将各类待测物质装入 TAC-500A 量热弹以评估其反应风险，或是进一步分析工艺改进的可能。效率与专业至上  精细化工领域的权威检测机构  作为同时拥有CMA认定、CNAS实验室认可以及中国化学品安全协会精细化工反应安全风险评估推荐单位，华颀在工艺优化和风险评估等领域享负盛名，拥有广泛的业务覆盖和丰富的测试手段。其专家团队具备资深的从业经历，多年来积累了深厚的行业经验和工艺放大技术。为了满足日益增长的市场需求，提升测试任务效率，同时降低实验室建设成本，华颀再次选择与仰仪合作并增购4台绝热加速量热仪，目前这批 ARC 分别位于其研究测试中心的两个热安全检测实验室中。华颀-热安全检测二室多台绝热加速量热仪间协同配合，能够进行高效的精细化工反应安全风险评估，并从多个角度获取绝热状态下化学反应过程的热力学和动力学数据，确保为实验室提供可靠、准确的测试结果。华颀-热安全检测一室风险评估基于 TAC-500A 分析处理后的数据，采用标准规定的评估模型和方法，对反应安全性进行全方位风险评估。报告编写检测团队根据评估结果和分析数据，撰写详细的评估报告，为其客户提供反应安全风险评估结果、风险等级以及相应的控制措施和改进建议。绝热加速量热仪 TAC-500A 帮助客户获取了以下效益：01降低风险通过准确的反应安全风险评估，我们的客户能够帮助企业有效降低生产过程中的风险等级，确保人员和环境的安全。02提高检测效率多台绝热加速量热仪协同运作，为客户提供全方位的工艺改进建议，帮助企业优化生产流程和设备配置。03增强竞争力华颀在行业中具有领先地位，仰仪科技绝热加速量热仪以优异性能及高性价比优势，为其实现降本增效的目标，进一步巩固竞争力，赢得更多客户信任和合作机会。华颀的技术专家们将工艺研究比作一门深刻的艺术。以医药与先进聚合物为典型代表的精细化学品种类繁多、合成工艺复杂多变，而仰仪科技为这一领域打造了全套的“艺术创作工具”，从反应量热仪、绝热加速量热仪、DSC差示扫描量热仪、快速筛选量热仪等主力仪器，再到最小点火能测试仪、微量闪点仪等辅助仪器一应俱全。未来的合作中，仰仪科技也将持续打磨自身品质，全力协助相关行业企业巩固基本盘、扩展新业态。

本期预览    本文利用BIC-400A等温量热仪对锂离子电容器充放电产热特性进行了研究，测定和对比了不同充放电方法下电容器的产热功率变化，并计算得到了放热量（Q）和最大放热功率（qmax）等参数。前言锂离子电容器(Lithium-ion Capacitor, LIC) 是一种重要的新型功率型储能器件，近年来受到广泛关注，其兼具锂离子电池与超级电容器的特性，可以实现长达15min的持续充/放电，功率调节速率是传统发电机组的1.4倍以上，可以满足负载对供能设备高能量密度和高功率密度的双重需求，并具有良好的经济性和高低温性能。但锂离子电容器在高功率输出情况下容易导致过热，降低其使用寿命甚至会产生安全隐患，因此有必要对其充放电产热情况进行评估[1]。图1 LIC和LIB、EDLC的原理和区别本文利用仰仪科技等温量热仪(BIC-400A)测定了锂离子电容器在恒流放电、恒流恒压充电以及恒功率充放电工况下的产热特性，并基于产热功率曲线计算得到Q和qmax等数据。相关结果有助于验证或改进针对LIC的热管理策略，确保LIC的性能发挥和使用安全。 实验部分1. 样品准备实验样品：锂离子电容器（正极：活性炭/NCM, 负极：石墨），电压4.2V，标称容量21000F。2. 实验条件实验仪器：BIC-400A等温量热仪；工作模式：功率补偿等温量热模式；标准匀热块：6061铝合金，230mm*160mm*10mm*2块；加热片参数：Pi加热膜，230mm*160mm*0.35mm*2张，5.70Ω；循环油浴温度：15℃；环境温度：恒温25℃。3. 测试过程Step1：打开等温量热仪盖板，至下向上依次安装匀热块-加热片-导热硅脂垫-电池样品-导热硅脂垫-加热片-匀热块，如图2，保证各部件之间不产生间隙；Step2：将测温传感器包埋至匀热块内中心位置点，并将电源线及电压线分别连接至电池正负极；Step3：关闭仪器盖板，设置实验条件，点击“开始”按钮启动实验，充放电工步如表1所示。图2 等温量热仪结构与制样装样过程表1 实验设置参数表实验结果图3 锂离子电容器恒流恒压充电（左）和恒流放电（右）放热功率曲线图4 Q和qmax随工作电流变化曲线锂离子电容器的产热原理与锂离子电池基本一致，由可逆热、焦耳热和极化热组成。电极反应产生的可逆热在充电过程中表现为吸热，在放电过程中表现为放热；电阻引起的焦耳热根据欧姆定律与充放电电流的平方呈正比；极化过程受反应速率和扩散控制，极化热通常也随着充放电电流的增大而增大。如图3和图4所示，锂离子电容器的充放电产热功率变化趋势与极化现象较明显的锂离子电池具有较高的相似度，充电产热量小于相同工况下的放电产热量，且Q与随工作电流呈现线性上升趋势，qmax与电流值的二次函数拟合程度较高。而利用较小的电流充电时，电容器同样会表现出吸热现象[2]。图5 锂离子电容器恒功率充电（左）和恒功率放电（右）放热功率曲线图6 超级电容器恒功率充放电结果汇总锂离子电容器恒功率充放电产热特性如图5和图6所示，电容器的qmax大致上随着功率线性增加，且在同功率下，恒功率放电的Q和qmax均大于恒功率充电。恒功率输出更加符合实际使用工况，且电容器输出功率可能远超实验设置的最高功率400W，热效应将十分显著，因此需要通过测试获得准确的产热数值后制定合适的热管理方案。结论与展望利用BIC-400A等温量热仪分析了锂电池电容器的充放电产热特性，相关结果能够辅助这一类新型储能器件的热管理设计，同时帮助技术人员研究电化学储能装置在工作状态下的热动力学过程，开发性能更加优异的产品。参考文献[1] Schiffer J, Linzen D, Sauer D U. Heat generation in double layer capacitors[J]. Journal of Power Sources, 2006, 160(1): 765-772.[2]闵凡奇,吕桃林,付诗意等.锂离子电容器的热特性及热模型[J].储能科学与技术,2022,11(08):2629-2636.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0235.

《绝热加速量热仪通用技术规范》于2023年7月1日正式发布，并将于8月1日起实施。该标准由中国仪器仪表学会提出，由中国仪器仪表学会标准化委员会（SCIS）归口，由中国计量大学牵头起草，仰仪科技等参与起草。这是国内外首个针对绝热加速量热仪性能评测的标准。该标准统一了有关专业术语，制定了仪器性能检测依据，使检测机构、仪器用户及生产厂家在检校绝热加速量热仪时有统一的标准方法，为用户采购、比较仪器性能提供方法依据。该标准将有助于提升我国的绝热量热分析技术，助推行业发展及应用。标准范围本文件规定了绝热加速量热仪的功能、性能、电气安全等的要求，描述了对应的试验方法。本文件适用于面向化学品、锂离子电池热危险评估的经典型及压力补偿型绝热加速量热仪的设计、制造及使用等过程。绝热加速量热仪 TAC-500A绝热加速量热仪可测定样品在绝热条件下的热行为，获取绝热状态下化学反应过程的热力学和动力学数据，推算 TD24、TMRad、SADT 等评价化学品或化学反应热安全的关键指标。依据“1号令”和《GB/T 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范》要求，仰仪科技为客户提供反应风险评估成套解决方案，帮助化工企业确定工艺风险等级并进行安全设计，提升企业本质安全水平。

南京工业大学倪磊副教授团队在 Process Safety and Environmental Protection 期刊发表题为 Process hazard and thermal risk evaluation of m-xylene nitration with mixed acid 论文，该成果由国家自然科学基金项目(No.21927815, 51834007, 52274209) 支持。项目研究了间二甲苯混酸硝化工艺的过程危害及热风险评估；其中仰仪科技绝热加速量热仪被应用于对硝化产物的热失控测试及动力学分析，此外也对混酸硝化工艺的反应风险进行了评估。硝化是化工生产中应用最广泛的亲电取代反应之一，其合成产物在炸药、染料和药品中不可或缺。然而，近年来由于错误操作和热累积导致的硝化事故屡见不鲜。据中国化学品安全协会综合数据显示，我国硝化工艺发生危险事故率最高，且造成的死亡人数也最高。（左）江苏响水“3·21”特别重大爆炸事故与（右）江苏聚鑫生物“12·9”重大爆炸事故《GB/T 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范》（点击查看往期标准解读）进一步加强了重点监管危险化工工艺的风险评估要求，其中规定了反应安全风险评估的关键仪器包括自动反应量热仪、绝热加速量热仪、差示扫描量热仪与快速筛选量热仪等。本研究中的TAC-500A应用：1. 模拟硝化产物的潜在热失控行为TAC-500A绝热加速量热仪通过保持环境与反应体系温度相等，测定样品在绝热条件下的热行为，可模拟潜在热失控反应。该研究中使用不锈钢材质量热弹装载大约0.8g样品，并使用经典H-W-S模式检测样品自放热行为。通过ARC自动记录下了实验反应过程中样品温度-压力随时间变化曲线，绝热数据被用于计算热安全参数及反应风险评估。部分研究成果2. 硝化产物的绝热动力学分析TAC-500A绝热加速量热仪集成多种反应动力学分析方法。在不确定反应机理模型时，为避免因不匹配的预设模型带来的误差，可选择等转化率法进行参数拟合；对于具有明确的n级反应动力学方程，可直接采用速率常数法进行拟合。部分研究成果3. 反应风险评估对于强放热类的硝基化合物热危险参数测试，TAC-500A绝热加速量热仪可以实现反应温度实时追踪，绝热温升快速追踪，确保实验安全的同时精确量热。数据分析软件计算二次分解反应相关热危险参数，并可输出反应风险评估报告。部分研究成果点击图片查看仪器详情

本期预览    本文利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对锂金属负极固态电池进行绝热热失控实验，评估该电芯的热稳定性和热失控危害。前言随着电动汽车的大规模发展，现有锂离子电池体系已不能满足日益增长的续航里程需求，亟须发展更高能量密度的电池体系。在众多的电池材料体系中，层状过渡金属氧化物-石墨负极体系的理论能量密度极限约为300Wh/kg。将纯石墨负极替代为硅基合金，则能量密度理论上限可提升至约400Wh/kg。而金属锂负极具有最低的电位和最高的理论比容量，被认为是电池负极材料的终极选择，锂金属电池能量密度的理论上限可达500Wh/kg以上。然而锂金属负极在传统液态电池体系中难以实现，金属锂和电解液界面副反应多，且负极容易产生锂枝晶，不满足电池循环寿命和安全性要求。将液态电池的电解液与隔膜替换成固态电解质所组成的全固态电池，被认为是解决锂金属负极应用的有效途径。固态电解质稳定性高、不挥发、不泄漏，并对金属锂具有良好的兼容性，因此锂金属全固态电池有望在实现高能量密度的同时解决锂电池本质安全问题，并且还具有成组效率高和模组结构简单等优势，因此中国在国家层面已明确提出了对固态电池的研发和产业化进程要求。图1 液态和全固态锂离子电池结构差异虽然目前固态电池仍然处于商业化早期阶段，但国内许多厂商的产品已接近量产状态。本文利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对某厂商提供的锂金属固态电池样品进行绝热热失控实验，以评估固态电池的安全性。实验部分1. 样品准备电池样品:  锂金属全固态锂电池(20Ah)，满电。2. 实验条件实验仪器：BAC-420A大型电池绝热量热仪、电池充放电设备；实验模式：HWS-R模式、温差基线模式；记录频率：1~100Hz；自放热检测阈值：0.02℃/min；热电偶固定位置：电池大面中心点（样品热电偶）、正负极耳。实验结果1. 绝热热失控曲线图2 锂电池热失控温升曲线及温升速率-温度曲线锂金属固态电池的绝热热失控曲线如图2所示，可以发现该电芯的热稳定性与常规的液态高镍三元电芯类似，但热失控剧烈程度明显更高。锂金属固态电池的热失控过程表现出如下的特征：1. 自放热起始温度Tonset低：Tonset温度为74.42℃，与常规三元电芯相当甚至略低。通常认为固态电解质与正负极界面的热力学稳定性要优于液态电池内的SEI膜，因此固态电池的Tonset温度理应较高。上述现象有待明确电池体系后进行进一步探究。2. 热失控起始温度接近锂金属熔点：热失控起始温度TTR约为180℃，该温度下锂金属负极熔化，电解质与熔融锂金属发生界面反应，产生的氧气会诱发锂金属发生剧烈氧化反应，导致热失控发生[1]。根据图2b，到达TTR之前电芯升温速率出现明显下降，与负极熔化过程相对应。3. 热失控剧烈程度显著高于液态电池：该电芯的热失控最高温度Tmax无法有效测定。这是由于热失控瞬间，用于温度采样的N型热电偶迅速发生熔断。考虑到采用的N型热电偶的熔点为1330℃，因此该电芯的Tmax明显超过三元9系液态电池的数值（1100-1200℃）。针对该电芯的检测需求，后续需更换熔点更高的铂基热电偶。同时，估算该电芯热失控瞬间的温升速率达到50000℃/min以上，超过目前已知的所有液态锂电池。图3 样品锂电池热失控过程监控视频另外，从热失控瞬间的监控画面可以看到，该固态电池的热失控爆燃持续时间短，爆炸冲击威力大。随着能量密度的提高，电芯热失控能量释放速率也显著增大。实验结论本次实验利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对某型号的锂金属负极固态电池进行了绝热热失控特性评估，相关实验数据表明该电芯的热稳定性与液态高镍三元电芯相当甚至略低，同时热失控剧烈程度明显高于已知液态电池，因此针对该电芯应制定更为严苛的热管理策略。引用文献[1] Vishnugopi B S ,  Hasan M T ,  Zhou H , et al. Interphases and Electrode Crosstalk Dictate the Thermal Stability of Solid-State Batteries[J].  2022..

2023年6月20日，由浙江浙仪控股集团有限公司主办，仰仪科技、之量科技承办的第三届“锂离子电池热测试主题研讨会”在杭州顺利举办。本次大会采取线上线下相结合的方式，邀请8位锂电池领域的专家学者围绕锂电池热失控机理、锂电池产气研究、锂电池热特性分析等行业热点话题开展主题演讲。线下100余位锂电池检测领域研究与应用专家、电池材料领域专家、电池储能技术专家、相关测试仪器技术专家莅临会议现场，同时近千名行业同仁通过维科网·锂电、仪器信息网两大平台观看直播并展开热烈讨论。浙仪控股市场总监张伶俐在开场致辞中介绍了此次会议的背景与目的，希望大会作为锂电池热测试领域的沟通桥梁，助力行业经验共享，推动锂电池热安全及热管理技术的创新与突破。主题演讲来自中国科学技术大学的王青松老师、广东工业大学的张国庆老师、重庆理工大学的林春景老师、国联汽车动力研究院有限责任公司的经理云凤玲、中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司的平台总监马小乐、广州能源检测研究院的主任工程师邵丹、浙仪应用研究院的负责人邱文泽、比亚迪股份有限公司的高级技术工程师姬曦威，多角度、多层次地分享了各自在锂电池领域的专业见解及技术成果，旨在推动锂电池行业向高能量密度、高安全性发展。浙仪应用研究院负责人邱文泽博士，发表了题为《绝热量热技术与锂电池热安全测试》的主题演讲，分享了锂电池绝热热失控测试的最新技术应用，并为即将亮相的新品留下悬念。新品发布会上，仰仪科技正式推出BAC系列大型电池绝热量热仪。新品发布仪式由山东金特安全科技有限公司总经理姜仁龙、国家锂电池产品质量检验检测中心副主任鞠群、卡尔伯克技术服务有限公司总经理周健、重庆理工大学副教授林春景、浙江浙仪应用研究院负责人邱文泽共同启动。仰仪科技工程师孙昕禹为现场嘉宾介绍BAC系列大型电池绝热量热仪的应用背景、技术优势、实验案例及功能参数。BAC系列突破传统ARC腔体体积小、耐压/保压能力弱的局限，将为大容量、高比能量电芯提供全新的热测试解决方案。BAC系列大型电池绝热量热仪拥有泄压型和密闭型2种技术路线选型，可容纳长边尺寸≤1500mm的所有电芯；其超大容积量热腔兼备优秀的温度稳定性、温度追踪速率、自放热检测灵敏度等。此外，系列还具备气体收集和压力测量、针刺测试、视频监控、充放电测试、比热容测试、气氛模拟和低温制冷等模块化功能，为锂电池热安全与热管理提供科学可靠的数据支持。除了BAC-420A、BAC-800A两款系列产品，会议现场还展示了差示扫描量热仪、小型电池绝热量热仪、电池等温量热仪、多相高温高压爆炸极限测定仪、3D热物性分析仪、两状态法热参数分析仪等多款仪器，吸引了与会嘉宾的关注。活动回放——————————————————————————————————杭州仰仪科技有限公司成立于2006年，浙仪旗下实验室事业群成员，是专注于化工与新能源领域测试需求的国家高新技术企业。我们在温度测量与发生、测试容器制备、仪器集成与数据分析等核心技术上有深度积累，是化工领域测试仪器设备、解决方案的专业开发者。公司产品线主要有热分析与量热、理化参数测试、燃爆特性测试和化学品物理危险测试等，产品综合性能达到国际先进水平，在应急管理、货物运输、海关监管、市场监管、环境保护、高等院校、科研院所、大型企业及第三方检测等机构具有广泛应用且口碑良好。

5月16日，CIBF2023在深圳国际会展中心（新馆）隆重开幕。在开幕式环节，本届大会主席、中国科学院院士欧阳明高做主旨发言。他表示，一般认为磷酸铁锂电池比较安全，本质上对于小的磷酸铁锂电池的确是这样，因为正极材料基本到500℃以上才可能出现分解，但是大容量磷酸铁锂电池内部温度可以超过800度，这就超过了磷酸铁锂正极分解的温度。在一般情况下正极磷酸铁锂对小安时是不分解的，所以热失控不剧烈，但是大容量磷酸铁锂电池可以分解，而且它产生大量可燃的电解液蒸汽，这跟高镍三元是不一样的。现在的储能电池基本上都是300Ah以上，内部可能达到700-900℃并引起正极材料分解，导致发生剧烈的热失控，因此同样需要对大容量磷酸铁锂电池进行严格的热安全测试。再看看磷酸铁锂的产气，它产生的氢气慢慢增加，随着SOC的增加，氢气到50%以上，这也是非常危险的。比较一下两种电池的燃爆风险，磷酸铁锂电池的燃爆指数是三元电池的两倍。三元电池是自己容易热失控，自己把自己点着，磷酸铁锂电池自己点不着，但是它的气体爆炸的风险比三元电池要高，一旦在外面遇到火花它更危险。欧阳明高院士：尊敬的各位同行，大家上午好！我今天给大家介绍一下清华新能源动力系统团队电池安全研究进展。我们清华的团队大概分为3个板块，其中一个板块就是动力电池与电化学储能系统，另外有燃料电池、电解水制氢、氢储能、智能动力和智慧能源，我们也分别设立了4个中心。储能、氢能、智能三位一体。今天主要介绍动力电池的一部分内容，就是关于电池热失控与热蔓延方面的研究。图为大会主席、中国科学院院士欧阳明高作主旨发言首先介绍一下电池安全实验室。这是清华大学校内的电池安全实验室，大概十多年前建立了这个实验室，现在总人数超过100人，包括校本部以及宜宾中心。这里有很多自制设备，我们自己也开发一些专用的设备，比如专门测试热失控的燃烧弹，测试热失控里面喷发的所有过程，传统没有专门的仪器，我们专门设计了这种仪器，现在有很多厂家已采用。我们的宜宾中心在四川，当地投资2亿元建立的电池安全实验室，现在一期已经建成，正在建第二期。宜宾基地也有多尺度的表征和计算手段，应该说是全方位的。我经常说现在科研就是一个靠“看”，一个靠“算”，有了这两个工具，我们就可以跨学科。不仅多尺度的都可以进行计算，也提供整个设计服务，从仿真设计到样品开发，到测试验证，最后交出整个研发的样品。我们目前组成了一个团队在做这个，包括制造工艺，全产业链的通过智能化的设计开发手段，我们都提供服务。清华电池安全实验室这些年来跟全球各大厂商在电池安全方面都有合作，主要的汽车厂、电池厂都有合作。大家知道现在储能领域电池安全比电动汽车潜在隐患更严重，所以国家已经设立了储能电池安全监控平台，我也是监控平台的专家委员会主任，我们也在跟国家市场监管总局在筹建联合研发中心，因为很多安全的调查是我们在协助进行，同时在学术上，我们在电池热失控这个领域，在全球是发文量最大的一个课题组，我们在电池安全方面有3个人获得全球高被引科学家。下面介绍一下电池安全实验室重点做的事情，主要就是从电池热失控的全过程，包括它的诱因、热失控的发生，以及热失控在整个电池包的蔓延过程，这是我们重点做的，所以我们有三项技术，从应对热失控诱因，我们主要是主动安全技术，热失控发生方面是本征安全技术，还有热失控蔓延，我们采用的是被动安全技术。现在我们也从电池安全逐步发展到安全电池的开发，本征安全我们现在主攻硫化物的全固态电池，我们认为本征安全的最终目标是全固态电池，所以现在我们有80人在做全固态电池。另外一个就是被动安全，我们现在聚焦储能电站，储能电站对被动安全要求特别高。主动安全方面我们正在开发的是下一代的智能电池。下面我从本征安全、主动安全和被动安全三个方面介绍一下我们的进展。我们做电池安全是从被动安全起家的，本征安全因为涉及到材料和化学比较多，所以我们是后上的本征安全。本征安全第一个成果是在2018年发表的，也就是从那个时候，我们开始热工、电工、化工材料的全方位学科交叉，所以现在在我们电池安全实验室有20个学材料的博士后，专门从事材料相关的工作。这是我们最开始往材料交叉的一个成果，我们发现传统的电池一般认为是内短路导致的热失控，但事实上我们发现在高镍三元并不是内短路导致的，我们发现是正极相变产氧，氧气串到负极剧烈氧化还原环境形成热失控，我们第一次在《焦耳》上发表文章，就解释了这么一个机理。在此基础上，我们5年来以811电池为代表的高镍电池全过程机理做了展示。对一个电池来讲，热失控的自失热起始温度T1到触发温度T2，到最高温度T3，这个过程究竟是怎么形成的，我们发现首先是T1由于负极跟电解液反应生成还原性气体，还原性气体从负极窜到正极，攻击正极的晶格引发相变然后产氧，氧跟电解液里面的EC反应，所以引起温度上升，形成T2。T2中间有一部分是在征集跟电解液反应，还有很大一部分就到了负极，窜到负极之后形成串扰反应，正负剧烈反应，形成T3。就是这么一个完整的过程。针对这个过程我们开发了一系列的热失控的热抑制方法。比如说针对正极的失氧，我们要提高正极的热稳定性，就是正极包覆。然后正极跟电解液里面的EC反应，就要去掉EC，所以开发了EC-free电解液。现在国内有的厂家已经开始使用我们的成果。如果它要往负极串扰的话，它需要经过隔膜，我们再把隔膜做成一个高安全的隔膜，防止它的串扰。当然我们不可能把全部串扰都隔绝，最后还有一些到负极形成剧烈的反应，提高温度到T3，那我们怎么办？最后就是电解液里面的阻燃电解液添加剂，来抑制我们的最高温度T3，T3就可以通过这个方式降低超过200度。当然这都是后期的，也就是T2到T3，实际上我们更重要，最新的发现是，光从T2到T3，这是只能通过设计，但是T1到T2这个时间是比较长的，所以T1到T2就是从自身的反应到热失控发生时间，是比较慢的，这个时间我们可以进行调控，不光是进行设计。所以我们重点研究了T1到T2这个过程，这个热积累过程，如果我们能把它打断，它就不会走到T2。到了T2就不可能调控了，只能通过我们刚才说的那些设计的手段。怎么能够把它打断？我们就要分析它的机理，T1到T2这个环节我们发现还原气体攻击失效的机制。大家看到我们各种材料热量释放的图，这是正负极加电解液在一块的，模仿实际的电池，可以看出在低温有一个产热风，我们发现这个产热风形成了大量的还原性气体，包括了氢气、CH4、HF等等。这些气体到了正极之后，诱导了正极从成像到尖晶石的相变，我们找到了内部呈现尖晶石相，层状结构后移等等证据，但是要分析它为什么会这样。所以我们又进一步分析，这些成份是很多的，究竟是什么成份在这中间起了关键作用，所以我们又专门对各种气体来进行分析，比方说嵌锂负极在电解液受热的过程，产出下面这些气体，然后我们把这些气体再放到正极这边，正极放在不同的还原气体中间，看那种产生的正极的热流量最大、产生得最早。我们发现了一个规律，我们针对性地对这些气体进行调控，就有了不同的调控方案。可以电调控，也可以用毒化层把这些气体吸收掉，也可以把气体排出去。这就是我们采用的几种方法。比如这是没有调控的，这是三种调控的，基本上都没发生热失控。其中比如强制排气，就要搞一个智能的排气阀，对于电调控，如果有双向充电桩，就可以搞电调控，就是说要放点电。既可以充电，又可以放电，只要放电能够控制，就可以把这个问题解决，所以我们现在重点发展这两种。当然毒化层主要是放在集流体上，这三种技术我们都在发展，现在的复合集流体我们可以放进去，也可以做智能的排气阀，也可以做电调控。这是关于高镍三元电池。下面再说说磷酸铁锂电池。一般认为磷酸铁锂电池是比较安全的。本质上对于小的磷酸铁锂电池的确是这样，但是大的容量，像320安时的电池，它的内部温度可以超过800度，一般是三四百度，但是对于大安时的电池可以超过800度，这就超过了磷酸铁锂正极分解的温度，在一般情况下正极磷酸铁锂对小安时是不分解的，所以热失控不剧烈，但是大安时是可以的，而且它产生大量的可燃的电解液的蒸汽，这跟高镍三元是不一样的。对于小尺寸的电池，的确它的温度是不高的，因为中间有一个链式反应，它有一个隔断，正极是不在这个范围的，我们的正极材料基本上到500度以上才可能出现分解。但是对一个大安时电池就可能突破，跨越这个隔板，引起正极材料的分解，这就有可能到达700—900度，这是很重要的，我们现在的储能电池基本上都是300安时以上，还是很危险的。我们看磷酸铁锂的产气，它产生的氢气慢慢增加，随着SOC的增加，氢气到50%以上，这也是非常危险的。另外我们比较一下两种电池，磷酸铁锂电池和三元电池的燃爆风险，磷酸铁锂电池的燃爆指数是三元电池的两倍，这跟大家的认知不太一样，三元电池是自己容易热失控，自己把自己点着，磷酸铁锂电池自己点不着，但是它的气体爆炸的风险比三元电池要高，一旦在外面遇到火花它是更危险的。下面说一下主动安全。我们主动安全是一个全过程的智能化管理，从智能制造如何来防止它的缺陷，如果还有缺陷，我们对缺陷进行研究，然后我们要做智能电池+传感器，再加上机器学习、人工智能。首先是制造反馈上，防止各种缺陷电池，比如异物、杂质、撕裂、褶皱、极膜的对称不良，这也是我们跟国内某知名厂商合作的，在生产线上分析各种缺陷，尤其是缺陷演化的机理，这一点很重要。演化的过程中间，它怎么产生枝晶，枝晶怎么生长，我们都对它进行了观测和数字仿真。我们通过这些方法首次复现了以前一直闹不明白的突然死亡型热失控，这是没有任何征兆，比方一辆电动车没有任何征兆突然就热失控，我们发现了还是以缺陷演化导致的。在此基础上，我们开发了基于人工智能的在生产线上的电池缺陷检测平台，传统的质量检测基本上只能检出6%，我们能够检出90%，这也是在生产线上已经使用的。刚才讲的是制造，另外就是在使用过程中，我们开发了基于人工智能的安全预警平台。以前基于纯数据很难做到这样，所以我们利用了AI的学习算法，这是我们的第一代平台，让我们的检出率达到93%，误报率大概在8.6%，这是我们的第一代。在此基础上，我们实现技术突破，开发了电池领域首个面向电池时序数据的大规模预训练模型，也就是电池的大模型，这是我们所基于的数据，我们的参数量现在在1000万个参数，当然跟GPT还没法比，因为我们这是一个子领域的大模型。基于这个模型，我们又开发了电动汽车安全预警平台2.0，现在在储能、电动汽车、充电桩等等领域都有应用。在这方面现在的误报率已经降到0.1%，预警的时间可以达到150天，这是我们的平台规模，现在正在进一步扩大。还有更深入的就是要做电池的传感，所谓智能电池，这个当然比前面的难度更大，电池传感的部分常规的有温度、电流、电压，但是这是不够的，所以我们认为最重要的传感就是电位传感，也就是说只有电压是不够的，最重要的是要找到负极的电位，如果负极的电位能反馈，很多事情都可以解决，比如说析锂，它就是完全跟电位直接相关的，如果我们要让它不析锂，还要把析锂能够调回去，对析锂进行调控，必须反馈电位。所以我们开发了在隔膜上做电位反馈，这是第一代，我们是用一个超细的探针放进去，刚开始它的寿命很短、误差很大，根本就不能用，在实验室用几个小时是可以的，但是做产品是没法用的。到了第二代就是多孔的长寿命产品，它的阻隔效应比较大，会对电池的性能有所影响，到第三代就是薄膜的低阻隔的，这个阻隔效应很小，但是功能还是比较单一，所以我们正在开发第四代面向产品化的膜电极。我们比较创新的是用柔性材料，以前的三电极都是用的金属，我们没有用金属，而是用柔性的有机材料。（见PPT）这是实测的结果，寿命可以达到30万公里，也就是说可以做到跟车等寿命。我们不仅可以单点反馈，还可以面上反馈。这就是我们新做的一些东西，这次在世界动力电池大会上还会展出我们的东西，最终的目标就是要做整个的智能电池，包括无线BMS、自研的芯片，这次也会展出。肯定不能有线，因为从里头往外送信号，不可能把线插进去，这都是无线的。最后一部分是被动安全的研发，这是我们做得最早的一部分。被动安全研发包括我们参与了大量的事故调查和事故分析，以及在这个基础上的热失控以及热蔓延的仿真模型，以及我们最后来改善被动安全的热管理，包括隔热、散热等等，下面我分别介绍一下。我们知道去年在北京大红门发生了一次很大的储能电站安全事故，烧死了3个消防队员，这件事情是国内储能电站发生事故最严重的一起，我们在第一时间就参与了这个事故分析，通过仿真、研究，我们反推了整个事故发生的过程，我们发现首先是在南楼有漏液，主要是短路。漏液起火过热、内短路，发生热失控，大量的电解液分离的比空气重的组分，通过地下的通道蔓延到北楼，由于北楼有火花，我们认为一般是电弧拉弧引起的火花，因为这里面有大量的氢气，最后就爆炸了，引爆的原因是电器火花。为什么电器火花这么容易出现？我们后来也分析了，待会儿我给大家介绍。在此基础上，我们也来研究储能电池的蔓延特性，我们从中间发现，跟三元不一样，三元是喷出大量的固体颗粒，磷酸铁锂基本上都是释放气体，三元的颗粒会摩擦电池箱，它自己就会产生火花。但是磷酸铁锂电池一般自己并不产生多少火花，它主要是出来气体，有明火的时候就会触发热蔓延，而三元是自己就热蔓延了，两者是不一样的。所以我们研究这个火花就很重要，我们对各种各样的火花都进行过研究，比方说电池放在水下，它也可以烧，以前我们觉得不可思议，怎么电池包放水下它还会烧，实际上这里面都是电弧拉弧导致的，在不同的介质中间拉弧不一样的。在测试的过程中发现还有颗粒物诱导击穿电弧，一旦有烟气在这里面，临界击穿电压会大幅下降，就不是我们常规的击穿电压。常规击穿电压一两百伏是击不穿的，但是在烟气环境下，它的击穿电压会大幅下降，这样就会导致火花。所以从设计角度，我们就做了一个Map图，就是安全的电压范围是什么，临界的击穿电压随着我们的间隙的大小、颗粒物的大小是变化的。这是击穿电压的等高线，可以通过这个方式来设计出安全的防电弧的电器系统，这一块我们也是跟厂家合作的。下一步是对整个热蔓延的过程进行仿真和测试，比方说这是一个储能电池箱正箱的热蔓延过程，我们装了大量的传感器，找到它蔓延的规律，比如说刚开始顺序蔓延，然后交替蔓延，然后再同步蔓延、倒序蔓延，它有它的规律，在此基础上可以进行仿真。这是我们对一个集装箱电池包的仿真，通过这个仿真来设计热管理系统。另外就是车用电池包，我们也装上传感器来做研究，看它是怎么蔓延的，整个过程我们都把它测出来，测出来之后就可以仿真，比如说电池包的仿真，这个地方很薄弱，电池的温度会把电池箱的盖子烧穿，这一块我们就要加强。左边是仿真的，右边是实测的，跟我们仿真的位置是一样的，这样我们就可以在薄弱的地方进行加强。当然我们还要想办法隔热、散热等等，我们就开发了防火墙技术，我们有第一代、第二代、第三代。一般简单的隔热对于低比能量电池是可以的，但是对高比能量电池光有简单的隔热不行，所以我们开发了新的纳米纤维基底的耐高温的隔热材料，它可以承受1300度的高温，而且很薄。同时，光有隔热不行，我们还有一个相变的材料，既隔热又散热，它可以吸热。在此基础上，我们做了实验，比方说传统的隔热，这是我们新加的隔热+散热，完全不会爆燃，对811以上的电池绝对是安全的。以上就是我介绍的内容，谢谢各位。（以上为演讲速记，未经演讲者审阅。）

本文利用等温量热仪对智能手机的发热行为进行了研究，测定了不同品牌的手机在典型使用场景下的实时发热功率。前言随着消费者对智能手机高配置、高性能的追求，高端芯片、5G、大容量电池、快速充电、高刷屏等新技术不断在手机上得到应用，在大幅提高了手机性能的同时也加剧了手机发热问题。如果手机热设计不当，不仅会导致使用中应用程序频繁卡顿或闪退，还可能引起电池过热甚至起火、爆炸等严重后果。而有效进行手机热管理设计的前提和基础是对手机发热行为进行准确测量[1]。目前，手机发热测试方法主要有以下两种：1. 功率计算法：通过手机部件的工作电压与电流乘积计算该部件的功耗，该方法可以准确测量处理器、主板等主要发热部件的发热功率，但无法测量包括手机电池在内的少数部件，因此该方法测定的发热功率小于真实值。2. 测温法：利用热电偶或热像仪测量整机或部件表面温度变化，并对发热量进行估算，准确性相对较低。为丰富手机发热测试手段，并提升测量准确性，本文首次利用等温量热仪和热流量热的新方法测定得到了手机整机的实时发热功率，并比较了不同品牌的手机在不同使用场景下的发热特性。实验部分1. 样品准备手机样品：华为P40、SAMSUNG S20、iPhone 13、vivo S10 Pro（注：本实验所用样机均已正常使用一年左右，实验结果仅代表上述样品的特性。）2. 实验条件实验仪器：仰仪科技BIC-400A等温量热仪工作模式：热流法实验温度：15℃、25℃、35℃手机工况：充电、录像、微信视频、游戏、亮屏静置图1  (a)手机样品及(b) BIC-400A等温量热仪示意图3. 测试过程将两只相同的手机按图2所示的装样方式放置于等温量热腔内，其中一只手机作为参比，始终处于关机状态；另一只作为样品进行测试。设置实验参数后，等待仪器自动控温至预设温度，随后通过远程控制软件对手机样品进行特定的操作。仪器测定操作过程中样品与参比之间的温差变化，并根据温差与热流之间的增益系数计算得到手机实时发热功率。图2 等温量热仪腔体结构及热流法原理示意图实验结果1. 手机充电图3 充电过程手机产热功率曲线本实验使用各个品牌的原装充电器，将亏电关机状态下的手机充至满电状态。如图3所示，由于各手机充电功率和倍率有所不同，因此充电完成时间和发热功率都存在差异。由于充电工况下手机的主要热源为锂电池，因此整机的发热功率变化趋势与锂电池充电情况下的产热规律相一致。2. 高清录像图4 录像过程手机产热功率曲线本实验将手机清空后台，仅打开录像功能，并设置为4K、60FPS(三星为UKD)模式，录制20分钟的视频。如图4，可以发现，华为、苹果及vivo手机的发热功率都在6-7W附近，而SAMSUNG S20的发热情况明显小于其余三款手机，这可能是由于UKD模式的功耗相对较低。3. 微信视频图5 微信视频过程手机产热功率曲线本实验将手机清空后台，仅开启微信，并进行30分钟微信视频，得到如图5所示实验结果，可以发现华为P40的发热功率明显小于其余三款手机，在本工况下具有明显的能耗优势。4. 大型游戏图6 (a)运行王者荣耀下手机产热功率曲线及(b)华为手机不同阶段产热特征详解本实验进行王者荣耀游戏测试，并均将画质调整为最高。实验分为两个阶段，第一阶段在充电情况进行游戏，第二阶段仅运行游戏。如图6所示，所有手机第一阶段的发热情况均高于第二阶段；而各样机之间对比，华为P40的总体表现最佳，vivo S10 Pro 其次，iPhone 13在第一阶段的发热较高，排名第三，而SAMSUNG S20的发热情况最为严重。5. 亮屏静置图7 亮屏静置手机产热功率曲线在完成上述实验后，将所有手机亮屏至主界面进行静置，测定手机在静置情况下的基准发热功率。可以发现，华为P40和SAMSUNG S20的发热功率较低，仅为1W左右，iPhone 13排名第三，而vivo S10 Pro亮屏功率最高，接近3W。上述现象可能与各品牌不同的后台进程管理策略有关。6. 不同工作温度测试图8 亮屏静置手机产热功率曲线将华为P40分别置于15℃、25℃、35℃的温度下进行实验，如图8所示，手机发热功率随温度上升。而锂电池充放电产热在该温度范围内通常会随温度下降，这说明处理器、主板这些部件的发热特性与使用温度之间存在较明显的正相关关系。结论利用BIC-400A等温量热仪可以高效、准确地测量手机在各种应用场景下的产热特征，并进行包括温度在内不同工况下的研究，帮助研究人员优化手机热管理设计。[1]郑杰昌,耿振峰,郭佩,李环宇,周阳.手机热管理要求、设计及测试[J].安全与电磁兼容,2017(04):47-50+56.

检测150Ah以上的高镍三元电芯的绝热热失控特性是行业内的热点与难点问题，本文利用仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪测定了190Ah NCM 811电芯的热失控特征参数，填补了大容量高镍锂电池的检测空白，有助于为电动车等应用场景下的安全防护和热管理设计提供基础数据。前言近年来，伴随电动汽车行业的快速发展，国家相关补贴政策也对电动汽车的电池能量密度和续航里程提出了更高的要求[1]。受产业政策要素引导，锂电池单体也不断向大容量和高比能量发展。目前400公里以上的续航里程为行业主流，且市场占有率逐步提升，电池能量密度在160 Wh/kg以上的车型的市场份额也在同步增长[2]。此外，“大电芯”还具有生产及应用综合成本更低、BMS管理更便捷等优势。在此背景下，大容量高镍三元电芯成为动力电池的重要发展方向之一。电池单体的大型化为单体热失控研究带来了新的挑战。市面上常规的电池绝热量热仪抗爆能力不足，测试大容量高镍电池存在安全风险，导致这类电池的热失控数据不易获取。针对上述问题，杭州仰仪科技有限公司开发的BAC-420A大型电池绝热量热仪采用弹簧锁扣结构优化了量热仪的顶盖和炉体的连接设计，以便于在电池热失控阶段进行快速泄压，从而提高仪器的抗爆性能。本文利用BAC-420A，在经典HWS（加热-等待-搜寻）模式下测定得到了190Ah NCM 811电芯的绝热热失控数据，并初步辨识了大容量高镍电芯的热失控危险特性。实验部分1. 样品准备电池样品：190Ah NCM 811方壳电芯（100%SOC）。2. 实验条件实验仪器：杭州仰仪科技有限公司BAC-420A大型电池绝热量热仪、电池充放电设备、TP-700多通道测试仪；试验环境温度：28℃；采样频率：1-100Hz；温度控制模式：HWS-R模式；自放热检测阈值：0.02℃/min;热电偶固定位置：大面中心点、电池正极极耳、负极极耳、泄压阀上方30mm。图1 (a)BAC-420A大型电池绝热量热仪和(b)电池样品安装示意图实验结果1. 绝热热失控曲线图2 190Ah电池热失控(a)温升/电压-时间曲线和(b)温升速率-温度曲线大容量高镍电芯达到热失控起始温度后具有极高的能量释放速率。如图2所示，在仪器上盖被顶起泄压的情况下，电池表面热失控最高温度Tmax仍然能够达到约1100℃，最大温升速率超过10000℃/min，明显高于磷酸铁锂和中低镍NCM电池的数据。图3 190Ah电池热失控过程防爆箱(a)外部和(b)内部视频画面通过视频监控可以发现，190Ah电芯在热失控阶段发生了猛烈的烟气喷发和火焰喷射现象。此外，据实验现场观察，虽然仪器无损伤，但电芯爆炸引发的气流冲击能够对5米外的物体造成明显的破坏力。因此，进行大容量高镍电芯测试，为确保安全实验室必须具备足够的泄爆面积。结论本文利用BAC-420A大型电池绝热量热仪测量了大容量高镍锂电池单体的热失控参数。相关数据可用于此类电池的热失控风险评价以及热管理系统设计，提高电动汽车、储能电站、民用航天等应用场景的安全性。参考资料：[1] 2022年新能源汽车推广补贴方案[EB/OL]. www.gov.cn,2021-12-31.[2]新能源乘用车动力电池续航里程发展趋势分析[DB/OL]. www.autoinfo.org.cn,2021-06-18.

利用常规检测仪器测定电池充放电产热存在热滞后效应，无法真实反映电池的瞬态生热特性。本文利用等温量热仪探究了电池厚度、导热附件厚度和实验温度三类因素对于热滞后的影响，同时根据非稳态热传导方程提出了一种热滞后修正方法。研究锂离子电池充放电过程的热效应对于电池热管理系统设计、提高电池性能及安全性具有十分重要的意义。电池等温量热仪是测试不同工况下锂电池单体充放电产热特性的主要测试仪器。该仪器基于功率补偿等温量热原理，通过反馈控制电加热元件使得充放电过程中电池温度保持恒定，从而根据加热元件的焦耳热功率变化对电池热效应进行等效。图1  等温量热仪(a)整机和(b)测试腔体结构图根据检测原理，利用等温量热仪可以准确测定电池产热量，但对于产热功率的测量不可避免地存在一定的热滞后效应。一方面，锂电池产热主要来自于卷芯，卷芯至电池表面的传热路径上存在明显的热阻，同时电池自身的热容相对较大；另一方面，为降低电池与恒温热沉间的接触热阻，并提高温度均匀性，测试前电池两侧需组装多层导热介质，包括石墨垫片、硅胶垫和匀热块（见图1）。但即便如此，各部件间的热阻仍然不可忽略。可以认为，电池产热功率测量涉及一个有时变内热源的非稳态传热过程，该过程的弛豫现象导致测量结果无法直接等效于电池的瞬态产热功率。除等温量热仪外，电池绝热、微量热仪等可用于测定电池热效应的仪器普遍存在热滞后问题。为了初步辨析影响热滞后性的主要因素，本文研究了电池厚度、导热硅胶垫厚度和实验温度三类因素对等温量热仪测量结果的影响。同时，在文末提出了一种对热滞后效应进行修正的简易方法。实验部分1. 样品准备电池#1：磷酸铁锂方形电池(L173mm*W111mm*H20mm，40Ah，100%SOC)电池#2：磷酸铁锂方形电池(L148mm*W102mm*H80mm，135Ah，100%SOC)电池#3：磷酸铁锂软包电池(L141mm*W137mm*H20mm，40Ah，100%SOC)2. 实验条件实验仪器：杭州仰仪科技BIC-400A等温量热仪、充放电测试仪工作模式：功率补偿等温模式样品温度：25℃充放电方式：1C恒流放电结果与讨论1．电池厚度影响由于厚度不同的电池在容量上难以一致，因此本文选用两款容量不同、大面面积相似、而厚度分别为20mm和80mm的磷酸铁锂电池（#1和#2），进行1C恒流放电实验。理论上放电过程中电池内阻随SOC下降而单调递增，所以放电结束时刻电池产热功率应达到最大值。但等温量热仪测量存在的热滞后效应导致放电结束后热功率曲线需要经过一定时间才能衰减为零。此处定义放电结束后功率从峰值衰减至峰值1/e的时间τ为热滞后时间常数。τ的大小与电池至加热片之间非稳态传热的时间常数相关。如图2所示，对于厚度为80mm的#2电池，τ₁=1134，明显大于#1电池的计算结果（τ₂=218），说明电池厚度增加会显著影响电池产热测量的动态响应，这可能是由于电池热容和内部热阻都与厚度正相关。图2 不同厚度LPF电池1C恒流放电产热功率曲线2. 硅胶垫厚度导热硅胶垫通过形变填充电池与匀热块之间可能存在的空气隙。本文选用0.5mm及3mm两种不同厚度的垫片，搭配#1电池进行实验。如图3所示，可以发现垫片厚度对热滞后效应有一定贡献，两次实验热滞后时间常数τ的差异在20%左右，说明硅胶垫的热阻与热容的影响同样不可忽视。图3 不同厚度的硅胶垫条件下电池#1恒流1C放电产热功率曲线3. 不同工作温度影响图4 不同温度条件下电池#3恒流1C放电产热功率曲线不同工作温度下电池产热特性存在差异。如图4，在45℃条件下#3电池产热功率略小于25℃下的结果，但两者的热滞后时间常数基本一致。可以初步认为温度与热滞后没有明显关联性，这可能是由于温度小幅度变化对系统传热特性几乎没有影响。4．热滞后修正根据上文的结果，热滞后问题在实际测量中难以完全消除。为了能够反映电池真实的瞬态产热过程，需要对仪器测定的热功率曲线进行修正。本文通过推导系统非稳态传热方程得到简化后的一阶校准公式，如下所示：‍其中φ₀为修正后电池放热功率，φ为仪器实测放热功率，τ为时间常数参数。τ与电池热容以及电池与加热片之间的热阻有关。修正前后的产热功率曲线如图5所示，可以发现修正后的曲线几乎消除了放电结束后的功率衰减时间，能够更好地反映电池瞬态产热特性。图5 热滞后修正前后电池放电产热功率曲线实验结论实验结果表明电池厚度对电池产热功率测量热滞后效应的贡献最大，导热附件也具有明显影响，而实验温度的影响则较小。同时，基于动态传热方程可以对热滞后进行修正，修正结果接近电池瞬态生热特性，更有利于锂电池产热机理研究。

本文依据UL 9540A-2019标准测试方法，使用人工模拟的锂电池单体热失控产气，通过气体燃烧速率测试仪测定了样品的气体燃烧速率。前言锂电池热失控产气存在多种可燃气体，易导致燃烧或爆炸事故。为减轻电池产气燃爆带来的破坏效应，电池包或系统上需配备泄放装置，并保证其在规定压力下打开。气体燃烧速率是进行燃爆泄放设计所需的重要参数，“UL 9540A-2019评价电池储能系统中热失控火焰传播的安全试验方法”标准中明确规定电池产气气体燃烧速率测试纳入电芯级安全测试范畴。本次实验通过人工配气模拟某款储能电芯热失控所产生的可燃混合气体，并使用仰仪科技FPV-400A气体燃烧速率测试仪进行测试。实验结果表明，混合气浓度为24.20Vol%时，气体燃烧速率达到最大值56.04cm/s。实验部分1. 样品准备待测混合气样品：主要成分为CO₂、CO、H₂、CH₄、C₂H₄和C₂H₆，依据某磷酸铁锂电芯热失控产气的气相色谱数据进行配制。2. 实验条件实验仪器：仰仪科技FPV-400A气体燃烧速率测试仪反应管内径：40mm膨胀罐压力：500kPa搅拌转速：300r/min点火时长：0.30s点火能量：15kV，30mA曝光时长：12.00ms图1 FPV-400A气体燃烧速率测试仪3. 测试方法本方案参照UL9540A-2019所引用的“ISO 817-2014 制冷剂——命名和安全分类”标准方法。基本测试原理为：点燃待测可燃气体与底部点火端开放的垂直细长管内的空气所形成的均质混合物，引发火焰向上部封闭端进行传播（如图2所示）。在火焰稳定传播阶段，摄像机实时记录火焰状态，通过图像处理算法提取火焰形态，计算火焰冠表面积和火焰燃烧速度。图2 火焰在垂直管中的传播示意图值得注意的是，反应管内径的选取综合考虑了火焰在壁面的淬灭效应以及火焰传播稳定性。内径越大，火焰越不容易被淬灭，但同时火焰形态稳定性下降。ISO 817-2014标准规定的反应管内径（40mm）主要针对气体燃烧速率相对较低的（通常实验结果通过改变可燃气浓度进行实验（通常从爆炸上、下限逐步逼近化学当量浓度），可拟合得到气体燃烧速率与浓度关系曲线，曲线顶点即为最大气体燃烧速率，该值通常出现在当量浓度附近。不同浓度下混合气点燃后的火焰传播形态与实时处理图像如图3所示。图3 不同浓度下电池产气火焰传播过程动态分析混合气燃烧速率与浓度拟合曲线如图4所示。当气体燃烧速率>40cm/s时，火焰稳定传播时间很短，难以进行计算分析，因此无法准确得到当量浓度附近的测试结果。通过拟合曲线推算，当混合气浓度为24.20%时，最大气体燃烧速率为56.04cm/s。图4 混合气燃烧速率与浓度拟合曲线实验结论本文基于UL9540A-2019测试标准，测定得到了锂电池单体热失控产气的气体燃烧速率，相关数据可用于热失控产气燃爆风险评价以及电池系统泄放设计。参考资料[1]气体燃爆泄放过程中燃烧速率的评价，《化学工业与工程技术》Jun. 2005, Vol.26 No3, 吴冬辉，王淑兰等。

本文利用BIC-400A电池等温量热仪测量锂离子电池充放电过程中产热行为，并研究了不同正极材料、工作温度和充放电倍率对电池产热量和产热速率的影响。所获得数据与结论可作为电池热管理设计的重要参考。前言锂离子电池安全性和性能保持是目前行业和用户最关心的两大主题。电池工作温度是影响锂电池性能与安全的关键因素，例如，低温下内阻增大，电池容量下降，极端条件下电解液甚至发生冻结导致无法放电；高温下同样会引起电池性能下降，同时可能致使电池发生热失控，引起电池燃烧甚至爆炸[1]。因此，电池热管理系统(BTMS)是电池管理系统(BMS)的核心功能，可通过导热介质、测控单元以及温控设备构成闭环调节系统，使电池始终工作在合适的温度范围内。对于优秀的BTMS，其设计与优化离不开电池充放电产热等基础数据的支撑。锂电池充放电总热量(Qt)主要包括以下分量：1.电极反应焓变(Qr)；2.极化热（电极极化与浓差极化）(Qp)；3.不可逆副反应热(Qs)；4.焦耳热(QJ)。其中1为可逆分量，2-4为不可逆分量[2]。本文选取典型锂电池样品，通过等温量热仪研究了不同材料体系、不同温度和不同充放电倍率下的电池吸放热行为。实验部分1. 样品准备电池样品：NCR(2600mAh)、NCM(3200mAh)、ICR(2600mAh)、LFR(1100mAh)四种18650电池、LFP方形电池(35Ah)、NCM软包电池(50Ah)。2. 实验条件实验仪器：杭州仰仪科技有限公司BIC-400A等温量热仪、电池充放电设备；实验模式：等温量热模式；实验方法：恒流恒压充电、恒流放电；等温目标温度与热沉间温差：3℃；记录频率：1Hz；加热器通道：2路；传感器通道：2路。3. 实验过程(1) 不同正极材料影响：电池连接导线后置于18650电池专用夹具中，设定样品温度为22℃，以1C倍率进行恒流放电及恒压恒流充电实验，充放电过程中仪器检测电池吸放热功率变化。(2) 工作温度影响：35Ah LPF方形电池连接导线后置于专用夹具中，分别设定样品温度为12℃、22℃和32℃，并以1C倍率进行实验。(3) 充放电倍率影响：50Ah NCM软包电池连接导线后置于专用夹具中，设定样品温度为22℃，并分别以0.2C、1C倍率进行实验。实验结果不同正极材料电池充放电产热功率图1 不同正极材料18650电池(a)充电与(b)放电过程产热功率变化表1 不同正极材料18650电池充放电产热如图1a所示[3]，充电过程LFR电池的产热功率最低，而ICR的产热功率最大。同时充电至截止电压后，产热功率会随充电电流迅速下降；而放电过程(图1b)四种电池产热功率单调上升，这是因为在放电过程中电池内阻逐渐增大。同时四种电池的产热功率与产热量大小顺序与充电过程一致。上述结果符合四种电池的容量与正极材料热稳定性特征。2. 不同温度下电池充放电产热功率不同温度下方形电池的充放电产热数据如图2所示。在较低的12℃下，电池充放电产热功率最大。而在32℃下，电池产热功率和产热量最小，说明适宜的工作温度可以明显降低电池充放电产热；另外，32℃下充电起始阶段电池出现了一个明显的吸热峰，电极反应热表现更为显著，可逆热在总放热量中的占比提高。图2 不同温度下35Ah的LFP方形电池(a)充电与(b)放电过程产热功率与产热量变化3. 不同充放电倍率电池充放电产热功率最后，利用50Ah软包电池研究了倍率的影响。如图3a所示，在0.2C倍率下，充放电曲线都存在吸热区间，且两条曲线具有明显的对称性，说明此时电池产热以电极反应热为主，可逆热占比很高；而在1C倍率下，充放电产热充放电曲线对称性减弱，且未出现明显的吸热峰。这是由于在提高充放电倍率情况下，可逆反应热基本保持不变，但极化热和焦耳热等不可逆热显著提高。图3 (a)0.2C和(b)1C充放电倍率下充电与放电曲线对比实验结论利用BIC-400A等温量热仪可以准确测量不同工况下电池充放电产热功率与产热量变化，帮助研发人员深入理解和研究电池充放电产热机理与特征, 并为电池热管理提供重要支撑性数据。参考文献[1] 王峰,李茂德.电池热效应分析[J].电源技术,2010,34(3):288-291.[2] Noboru Sato. [J]. Thermal behavior analysis of lithium-ion batteries for electric and hybrid vehicles. Journal of Power Sources, 99 (2001):70-77.[3] 李慧芳,黄家剑,李飞,高俊奎.锂离子电池在充放电过程中的产热研究[J].电源技术,2015,39(07):1390-1393+1481.