ES ARC® 绝热量热仪 - 新能源锂电应用

绝热量热法在电池研发中扮演着关键角色，为安全性评估、性能优化、能效分析及寿命预测提供热力学数据。

自1991年索尼与旭化成实现锂离子电池商业化以来，凭借其优异的稳定性和能量密度，锂电池已成为便携电子设备的核心动力源。随着能量密度持续提升以满足新兴应用需求，热失控等安全问题也日益凸显。科研人员亟需专业工具来深入解析这些现象背后的反应机理。

锂电池的安全性评估至关重要——准确测定热滥用条件下的电池行为，以及电池在正常使用和极限工况下的产热特性，是保障产品安全的基础。

作为 THT 公司体积最小的量热仪型号，ES-ARC专为电池材料与小型电芯测试优化设计。其坚固的机械结构可承受电池爆炸性分解冲击，系统设计能够有效容纳热失控过程中瞬间释放的巨大能量。

测试过程中，量热仪腔体温度实时追踪并同步匹配样品温度。当样品因反应自热升温时，腔体温度相应提升，大限度降低样品与环境间的热交换，从而模拟真实应用场景下的"最糟糕条件"。

ARC采用"加热-等待-搜寻"（HWS）模式精准捕捉放热反应起始点。该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，虽耗时较长，但相比传统温扫模式具有更高的精度与可靠性。

除温度滥用测试外，系统还支持在绝热条件下开展短路、过充、针刺、挤压等多种滥用测试。量热仪的开放式结构设计便于连接电池充放电设备与测试系统，可在充放电循环（包括汽车应用所需的大倍率放电）过程中同步采集温度、电压、电流等关键参数，同时支持比热容精确测定。

●支持正/负极活性材料、组分混合物、锂化碳、脱锂态氧化物及电解质等组分测试

●可量化评估材料自放热行为的多维度影响因素，包括：新型配方体系、颗粒粒径效应及形貌特征等

基础测试采用HWS模式进行热滥用实验，支持"开放式"与"密闭式"两种环境方案：

1. 开放环境测试

电芯通过绝热支架固定于量热腔体中心，消除外部热传导干扰，无封装容器阻隔，确保热数据采集精度。电芯排放气体直接导出量热腔，由ARC系统主动抽排。使用EV+型量热仪时，可同步进行光学/红外实时状态监测。

2. 密闭环境测试

电芯置于密封测试罐体内，整体放入量热腔。测试产生的气体被收集于罐内，其热量传导至罐壁产生的温升可用于推算气体热值。系统实时监测罐内压力与电芯电压，获取全过程状态数据；如产品速率、产气量、成分分析、气体燃爆性等。

3. 针刺/挤压测试

配备气动针刺模块，固定穿刺速度10 m/s（基于2000 PSI气动压力），控制系统与数据采集集成于ARC软件平台，可全程数控。

4. 比热容测试

加热器连接可变直流电源，通过ARC软件自动调控。测试数据导入ARCCal+软件包后，自动生成比热容-温度曲线图及拟合方程，精确表征电芯比热容随温度的变化关系。

5. 充/放电测试

在ARC内开展电芯循环测试时，可根据需求选择绝热模式（腔体温度追踪样品温度）或等温模式（腔体温度恒定）。完成比热容标定后，在绝热循环过程中可实时测量电池充放电过程的产热量。