一. 前言
锂电池热失控是引发起火、爆炸等安全事故的关键因素。在热失控过程中，电池内部会发生复杂的化学反应，不仅会释放出大量热量，还会产生诸如一氧化碳（CO）、氢气（H₂）、甲烷（CH₄）等可燃气体。这些气体若在密闭环境中不断积聚，极易引发二次燃烧或爆炸，进一步加剧事故的危害程度。因此，精确量化电池热失控过程中的产气量、产气速率以及气体成分，成为评估电池安全性的重要指标。
同时，在UL 9540A标准的推动下，电池热失控产气测试已成为相关行业焦点。通过深入研究产气行为与温度、压力等参数之间的内在关联，能够为电池安全设计提供坚实的理论支撑。
杭州仰仪科技有限公司研制的BAC-800B大型电池绝热量热仪采用密封腔体结构，工作压力达到2MPa，能够在进行绝热热失控特征温度测量的同时对锂电池产气压力进行实时精确记录，并通过分析软件进行产气数据计算。仪器还预留了采气接口，帮助客户对热失控产气进行后续测试。
有别于进行产气收集所使用的燃烧弹或者ARC腔中腔等传统测试方法，BAC-800B在进行产气相关测试的同时能够控制仪器整体的绝热性能，保证热参数的准确性，帮助研究人员将产热与产气数据进行联合分析，而传统ARC仪器仅能保证其中一项数据的准确性，因此BAC-800B显著提高了热失控实验效率及数据可读性。
图1 BAC-800B大型电池绝热量热仪外观
二. 实验部分
本次实验利用BAC-800B大型电池绝热量热仪对磷酸铁锂电芯进行热失控产气实验。为了进行实验数据对比，本文选择两个不同品牌的280Ah磷酸铁锂及一个152Ah的磷酸铁锂电池，实验前均对腔体进行惰气置换与保压实验，并在测试腔内放置热电偶以测试腔内气体温度。
图2 280Ah(左)及152Ah磷酸铁锂(右)方壳电池
实验步骤
1. 实验前，使用惰性气体对腔体进行置换，以确保内部处于惰性气氛环境。同时，在测试腔内合理部署热电偶，用于实时监测气体温度；
2. 利用HWS模式，将电芯温度逐渐升高直至引发热失控，以此模拟电池在实际使用中因温度异常升高导致的热失控情况；
3. 在实验过程中，同步记录温度、压力等关键数据，为后续的分析提供全面、准确的数据基础。
三. 实验结果
图3 152Ah磷酸铁锂电池 (a)气体温度与标准状况下气体量曲线及(b)产气速率-温度曲线图
图4 280Ah #1磷酸铁锂电池 (a)气体温度与标准状况下气体量曲线及(b)产气速率-温度曲线图
图5 N280Ah #2磷酸铁锂电池 (a)气体温度与标准状况下气体量曲线及(b)产气速率-温度曲线图
表1 磷酸铁锂及NCM三元产气测试数据表
观察实验结果发现，三个电池的单位容量产气量都在0.7SL/Ah左右，说明磷酸铁锂电芯的热失控产气行为较为一致。但同时我们观察到三个电池的最大产气速率相差较大，尤其是两个电解液配方不同的280Ah电芯最大产气速率相差2倍以上，该参数也可用于表征锂电池热失控剧烈程度。
四.结论
利用BAC-800B大型绝热量热仪，研究人员可精准获取锂电池热失控过程中的产气速率、产气量等关键数据，深入剖析锂电池热失控内在机制，为研发更安全的锂电池提供科学依据。此外，BAC-800B还配备了采气在线分析接口，结合联用方案，可进一步获取热失控产气过程中的气体成分、爆炸极限等核心参数，实现更全面的系统性分析，助力电池材料与电池结构的优化。另，锂电池热失控产气测试是国内锂电企业出海检测的必要项目，能够为锂电池的安全性评估提供全面、可靠的数据支持，助力国内企业成功出海！
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