THT 绝热加速量热仪揭示电池过放电循环背后的热安全特征！

电池老化与滥用行为是引发安全事故的主要诱因之一。其中，过放电作为一种常见的电滥用行为，往往在不经意间悄然发生——电池组中个别单体因一致性差异反复过放电，日积月累便可能埋下安全隐患。

近期，石家庄铁道大学与中国科学技术大学的研究团队在《中国安全科学学报》上发表了一篇名为《三元锂离子电池过放电循环后性能及热稳定性试验》的重要研究，利用 THT绝热加速量热仪 EV-ARC，系统揭示了三元锂离子电池在过放电-再次充电循环后的电池热稳定性变化规律。

试验使用的是额定容量为25Ah（2.75~4.2V）的商用软包电池，电池尺寸134*9.2*201mm，化学体系：LiNi0.5Co0.2Mo0.3O2 正极，石墨负极，陶瓷隔膜。

试验平台如图 1 所示，测试电池被放置在高低温防爆箱中，并通过导线连接至充放电循环测试仪。上位机系统与高低温防爆箱及充放电循环测试仪实现联动控制，可实时采集电池在不同测试阶段的电压、电流、容量等参数。

图1 试验平台

将电池编号，１号、２号、３号电池分别以１Ｃ恒流恒压充电至满电，1Ｃ恒流放至 2.75、2.15v、2.3v，以此循环，每循环20圈再执行一次HPPC测试（如图2）。在完成过放电工况的循环后，测试电池将转入绝热加速量热仪中开展热失控测试，记录热失控初始温度、峰值温度、温升速率等特征参数，分析其热安全性。

图2  试验流程

图3  绝热条件下２号电池端电压、表面温度随时间的变化和温度与温升速率的关系

1、热失控时间大幅提前

在50% SOC条件下，过放电循环2号电池的自产热起始温度θ_ER降至154.92℃，热失控初始温度θ_TR为173.42℃，热失控峰值温度θ_max为280.20℃。与新鲜电池和正常循环电池相比，过放电循环电池的自产热起始温度明显降低，达到热失控的时间显著提前。这意味着，经历过放电循环的电池在同等热条件下更容易“失控"。

图4 各电池表面温度与时间关系曲线

2、热失控剧烈程度相对减弱

值得注意的是，过放电循环电池的热失控最大温度低于新鲜电池和正常循环电池（如图4）。这一看似“矛盾"的现象，恰恰反映了过放电对电池内部活性物质和储能体系的不可逆损伤——电池“燃料"减少了，爆发力虽然减弱，但失控的“引信"却变得更敏感了。

图5  绝热条件下温升速率与温度的关系曲线

3、锂枝晶风险浮出水面

热失控后对电池进行解剖观察发现（如图6），电池发生过严重的鼓胀，层叠结构从侧面暴露。在靠近极耳处有明显的白色斑点，经分析为锂沉积形成的锂枝晶，且有刺穿隔膜的趋势。这正是过放电循环积累下的量变——锂枝晶逐渐生长，一旦穿透隔膜便会引发电池内短路，进而触发热失控。

图6  过放电循环电池热失控后的外观

这项研究揭示了一个重要警示：即使是轻度过放电，如果不能及时发现，在多次积累的情况下也会对电池带来不可逆的性能影响和安全隐患。而 EV-ARC 绝热加速量热仪，正是帮助研发人员“看见"这些隐患的关键工具——从自产热温度的细微变化到热失控时间的提前，每一个数据点都是电池安全的“预警信号"

如您对 EV-ARC 绝热加速量热仪在电池热安全测试中的应用感兴趣，欢迎留言或私信咨询，我们将为您提供专业的技术方案与测试服务。