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基于温度计量的锂电池热失控临界温度测定技术发展与储能安全评估应用

一、引言

锂电池在过充、短路、挤压等滥用条件下可能发生热失控,引发火灾或爆炸。通过温度计量手段精确测定电池热失控的起始温度(T1)、剧烈放热温度(T2)和最高温度(T3),是评估电池本征安全性、优化热管理系统(BMS)和设计防火结构的基础。


二、临界温度测定的基本原理

依据UN 38.3、GB 38031等标准,使用加速量热仪(ARC)或电池综合测试系统,在绝热或半绝热条件下对单体电池进行加热,监测表面温度与电压变化,识别热失控触发点。


三、核心技术与系统组成

高精度温度传感器
K型或T型热电偶,响应时间<1秒,精度±0.5°C。

绝热量热系统(ARC)
实现近零热损失环境,准确捕捉自加热起始点。

多参数同步监测模块
同时记录温度、电压、压力、气体成分(如CO、HF)。

热失控判定算法

设定温升速率阈值(如≥1°C/min)作为T1判定依据。


四、典型应用场景

不同体系电池安全性对比
如磷酸铁锂(LFP)vs 三元(NCM)的热稳定性差异。

电池包热蔓延测试支持
为模组间隔热设计提供单体热失控数据输入。

新型阻燃电解液效果验证
评估添加剂是否提高热失控起始温度。

储能电站安全等级评定
作为消防设计与应急预案制定依据。


五、挑战与未来发展趋势

挑战:

小型电池与大容量电芯热行为差异大;

传感器安装位置影响测量结果;

实际热失控路径复杂,难以单一参数表征。

未来方向:

发展光纤分布式测温技术实现内部温度场监测;

推进AI驱动的热失控早期预警模型;

建立电池热安全计量标准与公共数据库;

实现从材料到系统级的多尺度热安全评估体系。


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