ES ARC® 絕熱量熱儀 - 新能源鋰電應(yīng)用

絕熱量熱法在電池研發(fā)中扮演著關(guān)鍵角色，為安全性評估、性能優(yōu)化、能效分析及壽命預(yù)測提供熱力學(xué)數(shù)據(jù)。

自1991年索尼與旭化成實現(xiàn)鋰離子電池商業(yè)化以來，憑借其優(yōu)異的穩(wěn)定性和能量密度，鋰電池已成為便攜電子設(shè)備的核心動力源。隨著能量密度持續(xù)提升以滿足新興應(yīng)用需求，熱失控等安全問題也日益凸顯。科研人員亟需專業(yè)工具來深入解析這些現(xiàn)象背后的反應(yīng)機理。

鋰電池的安全性評估至關(guān)重要——準(zhǔn)確測定熱濫用條件下的電池行為，以及電池在正常使用和極限工況下的產(chǎn)熱特性，是保障產(chǎn)品安全的基礎(chǔ)。

作為 THT 公司體積最小的量熱儀型號，ES-ARC專為電池材料與小型電芯測試優(yōu)化設(shè)計。其堅固的機械結(jié)構(gòu)可承受電池爆炸性分解沖擊，系統(tǒng)設(shè)計能夠有效容納熱失控過程中瞬間釋放的巨大能量。

測試過程中，量熱儀腔體溫度實時追蹤并同步匹配樣品溫度。當(dāng)樣品因反應(yīng)自熱升溫時，腔體溫度相應(yīng)提升，大限度降低樣品與環(huán)境間的熱交換，從而模擬真實應(yīng)用場景下的"最糟糕條件"。

ARC采用"加熱-等待-搜尋"（HWS）模式精準(zhǔn)捕捉放熱反應(yīng)起始點。該模式通過階梯式微量加熱、等溫平衡等待及放熱速率監(jiān)測三個階段循環(huán)運作，雖耗時較長，但相比傳統(tǒng)溫掃模式具有更高的精度與可靠性。

除溫度濫用測試外，系統(tǒng)還支持在絕熱條件下開展短路、過充、針刺、擠壓等多種濫用測試。量熱儀的開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計便于連接電池充放電設(shè)備與測試系統(tǒng)，可在充放電循環(huán)（包括汽車應(yīng)用所需的大倍率放電）過程中同步采集溫度、電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù)，同時支持比熱容精確測定。

●支持正/負(fù)極活性材料、組分混合物、鋰化碳、脫鋰態(tài)氧化物及電解質(zhì)等組分測試

●可量化評估材料自放熱行為的多維度影響因素，包括：新型配方體系、顆粒粒徑效應(yīng)及形貌特征等

基礎(chǔ)測試采用HWS模式進行熱濫用實驗，支持"開放式"與"密閉式"兩種環(huán)境方案：

1. 開放環(huán)境測試

電芯通過絕熱支架固定于量熱腔體中心，消除外部熱傳導(dǎo)干擾，無封裝容器阻隔，確保熱數(shù)據(jù)采集精度。電芯排放氣體直接導(dǎo)出量熱腔，由ARC系統(tǒng)主動抽排。使用EV+型量熱儀時，可同步進行光學(xué)/紅外實時狀態(tài)監(jiān)測。

2. 密閉環(huán)境測試

電芯置于密封測試罐體內(nèi)，整體放入量熱腔。測試產(chǎn)生的氣體被收集于罐內(nèi)，其熱量傳導(dǎo)至罐壁產(chǎn)生的溫升可用于推算氣體熱值。系統(tǒng)實時監(jiān)測罐內(nèi)壓力與電芯電壓，獲取全過程狀態(tài)數(shù)據(jù)；如產(chǎn)品速率、產(chǎn)氣量、成分分析、氣體燃爆性等。

3. 針刺/擠壓測試

配備氣動針刺模塊，固定穿刺速度10 m/s（基于2000 PSI氣動壓力），控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集集成于ARC軟件平臺，可全程數(shù)控。

4. 比熱容測試

加熱器連接可變直流電源，通過ARC軟件自動調(diào)控。測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入ARCCal+軟件包后，自動生成比熱容-溫度曲線圖及擬合方程，精確表征電芯比熱容隨溫度的變化關(guān)系。

5. 充/放電測試

在ARC內(nèi)開展電芯循環(huán)測試時，可根據(jù)需求選擇絕熱模式（腔體溫度追蹤樣品溫度）或等溫模式（腔體溫度恒定）。完成比熱容標(biāo)定后，在絕熱循環(huán)過程中可實時測量電池充放電過程的產(chǎn)熱量。