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熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 11:46:13 更新時(shí)間：2025-07-23 11:46:13

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)

熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)是針對(duì)鋰離子電池單體進(jìn)行的一種關(guān)鍵安全性能測(cè)試，旨在模擬電池在極端熱條件下發(fā)生失控反應(yīng)時(shí)的行為，以評(píng)估其潛在風(fēng)險(xiǎn)。單體電池作為電池系統(tǒng)的基本單元，其熱失控特性直接決定了整個(gè)電池包的安全性。在新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)和便攜電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用鋰離子電池的背景下，熱失控問(wèn)題尤為重要，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致電池溫度急劇升高、內(nèi)部壓力增大、甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故。檢測(cè)的目的是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試流程，識(shí)別電池單體在過(guò)熱場(chǎng)景下的臨界點(diǎn)、反應(yīng)速度和能量釋放模式，從而為電池設(shè)計(jì)、制造和使用提供安全指導(dǎo)。這一測(cè)試不僅在電池產(chǎn)業(yè)中具有強(qiáng)制性要求，也是國(guó)際監(jiān)管機(jī)構(gòu)（如聯(lián)合國(guó)UN 38.3標(biāo)準(zhǔn)）的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。通過(guò)早期檢測(cè)，可以有效預(yù)防電池故障，保障消費(fèi)者安全和環(huán)境可持續(xù)性。

檢測(cè)項(xiàng)目

熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)涵蓋多個(gè)核心項(xiàng)目，旨在全面評(píng)估電池在熱失控過(guò)程中的物理和化學(xué)變化。主要檢測(cè)項(xiàng)目包括：溫度變化（如表面溫度、內(nèi)部核心溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以識(shí)別熱失控起始點(diǎn)和峰值溫度）、電壓波動(dòng)（記錄電池在加熱過(guò)程中電壓的異常變化，判斷失效機(jī)制）、壓力增加（測(cè)量電池殼體或內(nèi)部氣體的壓力上升，預(yù)測(cè)爆炸風(fēng)險(xiǎn)）、氣體釋放成分（分析熱失控產(chǎn)生的氣體，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷等有毒或易燃?xì)怏w，評(píng)估環(huán)境危害）、以及視覺(jué)觀察（記錄電池外觀變化，如冒煙、膨脹或破裂）。這些項(xiàng)目共同提供了電池?zé)岱€(wěn)定性的量化指標(biāo)，幫助工程師優(yōu)化電池材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)需要一套精密的儀器系統(tǒng)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和測(cè)試的可重復(fù)性。核心儀器包括：熱電偶或紅外熱成像儀（用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池表面和內(nèi)部溫度分布）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（如DAQ設(shè)備，連接傳感器記錄溫度、電壓和壓力數(shù)據(jù)）、壓力傳感器（安裝在密閉測(cè)試箱內(nèi)，測(cè)量電池內(nèi)部氣體壓力的動(dòng)態(tài)變化）、氣體分析儀（如氣相色譜儀GC-MS，用于定性和定量分析熱失控釋放的氣體成分）、加熱裝置（如恒溫爐或熱槍，用于精確控制施加到電池單體的熱源溫度）、以及高速攝像機(jī)（捕捉熱失控過(guò)程中的快速物理變化）。這些儀器需定期校準(zhǔn)，并集成在專用測(cè)試平臺(tái)中，確保測(cè)試環(huán)境符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

檢測(cè)方法

熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)的方法遵循嚴(yán)格的操作流程，主要基于加熱觸發(fā)機(jī)制。標(biāo)準(zhǔn)方法包括以下步驟：首先，將電池單體置于恒溫環(huán)境中（如25°C），進(jìn)行初始狀態(tài)檢查（電壓、溫度）；然后，使用外部熱源（如加熱板或熱風(fēng)槍）以恒定速率（例如5°C/min）加熱電池，直至觸發(fā)熱失控反應(yīng)；在加熱過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集溫度、電壓和壓力數(shù)據(jù)，并監(jiān)控氣體釋放；一旦檢測(cè)到溫度急劇上升或壓力驟增（標(biāo)志熱失控開(kāi)始），記錄關(guān)鍵參數(shù)并分析反應(yīng)過(guò)程；最后，在測(cè)試結(jié)束后，對(duì)電池殘骸進(jìn)行后期分析（如解剖檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)）。測(cè)試需重復(fù)多次以確?？煽啃?，并采用控制變量法隔離影響因素（如加熱位置或電池荷電狀態(tài)）。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

熱失控試驗(yàn)(單體)檢測(cè)需遵循國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以確保測(cè)試的一致性和可比性。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31485-2015（電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求，規(guī)定了單體電池的熱失控測(cè)試方法和判據(jù)）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62619-2022（儲(chǔ)能系統(tǒng)用鋰離子電池安全要求，涵蓋熱失控觸發(fā)和監(jiān)控規(guī)范）、聯(lián)合國(guó)UN 38.3（危險(xiǎn)品運(yùn)輸測(cè)試手冊(cè)，要求電池通過(guò)熱濫用試驗(yàn)以證明安全性）、以及美國(guó)UL 1642標(biāo)準(zhǔn)（鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)，定義了熱失控的測(cè)試條件和接受標(biāo)準(zhǔn)）。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了測(cè)試環(huán)境（如溫度范圍、濕度控制）、參數(shù)閾值（例如溫度超過(guò)150°C定義為熱失控）和安全防護(hù)措施，確保檢測(cè)結(jié)果具有權(quán)威性和全球認(rèn)可度。