如何对锂离子电池的安全性进行测试？

清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084；苏州玛瑞柯测试科技有限公司，江苏苏州215000；

锂离子电池安全性能可以通过电池热失控过程的量热分析来进行定性和定量评估。电池在不同温度下的放热速率及累计放热量是衡量电池热稳定性的参数。动力电池的量热分析通过绝热加速量热仪进行。本文主要介绍加速量热仪的测试原理和方法、数据分析方法，并对电池安全程度的评估方法提出了建议。

近年来锂离子电池，尤其是电动车动力电池安全事故频发[1-6]。如何解决锂离子电池的安全隐患，以及如何评估锂离子电池的安全程度一直是业内的热点话题[7-16]。
锂离子电池的安全性研究可以分为如下领域：①电池热失控机理研究[17-31]，包括电池发生安全性事故的原因，热失控的发生及演变规律；②电池安全程度的测试评估方法与标准[32-42]，主要研究如何对电池进行测试能够科学体现电池的安全性，以及采用哪些指标或者参数来评估电池的相对安全程度；③提高电池安全程度的技术[43-51]，包括电池关键材料的热稳定性研究及改进，可提高电池安全性的功能性添加剂，电池设计和热管理；④电池安全可靠性的测试评估方法与模型

1.ARC测试原理和方法

ARC通过精确的温度跟踪，避免被测样品与环境的热量交换，从而可以提供一个近似绝热的环境，主要对被测样品的放热行为进行测试分析。利用ARC，能够模拟电池内部热量不能及时散失时放热反应过程的热特性，使反应更接近于真实反应过程，从而获得热失控条件下表观放热反应的动力学

1.1加速量热仪特点

由于采用热电偶进行温度采集，热量补偿采用温度跟踪模式，采用密闭腔体，因此ARC具有以下特点：①测量灵敏度高。温度测试及控制灵敏度高达0.005℃/min甚至更高）；②测试灵活。不同尺寸的量热腔可以分别实现对材料、电池、模组的热特性测试，并能模拟电池内部热失控的环境，测试得到精确的热数据；

1.2加速量热仪工作原理及样品测试方法

首先将待测样品上固定好热电偶，热电偶的位置取决于测试目的。然后将待测样品放入量热腔内，量热腔做好密闭处理。之后对ARC工作站进行参数设定，包括自定义起始温度（starttemperature）、升温步阶（steptemperature）、等待时间（waittime）、终止温度（endtemperature）等，随即即可启动测试。

2测试方法及步骤

2.1材料热失控测试

使用ARC可以实现对电极材料、电解液等的热稳定性能测试。测试方法如下。

选择洁净的样品球（或管）称量其质量。称取一定量的被测样品（空气或水分敏感材料需要在惰性气氛手套箱内完成）于样品球（或管）中，将样品球（或管）安装于量热腔中，测温热电偶固定于样品球（或管）外表面，如需同步监测压力，将压力传感器安装于样品球（或管）的进样口即可

2.2电池热失控测试

使用ARC可以实现对电池的热稳定性能测试。其工作原理同2.1材料热失控测试，但操作更为简单：通过夹具将电池固定在量热腔内部，测温热电偶固定于电池表面。可以通过电压采集设备同步监测电池开路电压变化。