锂电池作为主流储能电源，拥有能量密度高、寿命长等优点，并广泛应用在消费电子、新能源、储能等领域。但在长期高温环境下，锂电池可能会面临热失控、性能衰减等问题。在政策与需求的双向推动下，业界对锂电池的安全与性能提出了更高的要求。要满足这些要求，就离不开热管理设计。

锂电池热管理系统是提升电池稳定性、安全性和有效使用生命周期的重要保障，其设计与优化都离不开热仿真分析技术。之量科技的锂电池热管理参数测试方案（导热系数、比热容、充放电产热），通过准确测定热仿真所需的基础参数，为热仿真设计、Pack热失控扩散机制研究、电芯模组测试等提供关键数据支持。

01 软包电池的导热系数

导热系数作为热仿真所需的重要热物性参数之一，准确性直接影响了锂电池的散热特性。

作为多层复合结构的软包电池，在测定面向导热系数、纵向导热系数来获取综合导热系数的过程中，需要综合评估电池材料热特性、复合微结构、温度变化等复杂因素的影响，这是业内仍然存在的技术难题。

基于红外热像仪测温与三维数据反演技术而研发的3D热物性分析仪 TCA 3DP-160，通过柔性电热片对软包锂电池底部施加脉冲激励，在电池一侧利用红外热像仪进行非接触测温，并通过数据反演计算可得出电池的纵向与面向导热系数，适合各种不同规格、表面硬度、粗糙度、孔隙率的均质或非均质样品，为软包电池的热仿真设计提供更为全面的热物性数据参考。

我们分别用TCA 3DP和Hot Disk法对试样导热系数进行测量，每个样品（4种尺寸和容量各不相同的软包锂电池）重复测量6次。结果如下图所示，TCA 3DP测得的面向和纵向导热系数的相对标准差均小于3%，具有很高的重复性。

同时，为了对比和检验TCA 3DP和Hot Disk法所测结果的准确性，我们利用稳态法对试样的纵向导热系数进行测量，每个样品测试2次。结果如下图所示，TCA 3DP测得的结果与稳态法更为接近，相对偏差在4%~11.5%之间，而Hot Disk方法测得的结果与稳态法差别较大，相对偏差在61.5%~122.7%之间。

02 硬壳电池的导热系数

目前，在新能源车、储能等领域，硬壳电池的装机量占比高达80%，但是由于其结构复杂，在不拆解外壳的前提，业内大多使用经验值或原理模型估计硬壳电池的导热系数，尚未形成通用标准。因此，硬壳电池导热系数测试技术的突破，对于锂电池行业的发展更具重要意义。

两状态法热参数分析仪 TCA 2SC-080，基于红外热像仪非接触式测温与非均质传热模型反演的“储热-释放”两状态测试方法而研发，可通过一次实验同时得到卷芯纵向与面向导热系数，以及卷芯与壳体间的接触热阻，适用于检测非均质核壳结构样品，填补了该测试领域的行业空白。

实验主要分为“储热”和“放热”两个阶段。

（1）储热阶段：将电池放置于温度为T0的恒温环境中，直至样品达到热平衡；

（2）放热阶段：开启冷板内冷却水，使壳体冷却面温度从T0阶跃变化为T1（T1

将热像仪记录的空间与时间分布的温度数据输入非均质传热模型进行反演，可计算得到硬壳电池的芯体面向导热系数、芯体纵向导热系数、芯体和壳体（大面）换热系数、芯体和壳体（冷却面）换热系数这四个热参数。另外，利用上述参数，并基于仿真结果设定均质模型等效评估条件，也可以计算得到硬壳电池等效面向导热系数与等效纵向导热系数。

03 电池单体的比热容及充放电产热

大型电池绝热量热仪 BAC-420A，通过程序升温等热滥用方式诱发电池热失控，还可以进行过充、过放、外部短接等电滥用以及针刺、挤压等机械滥用实验并测定热失控相关数据，同时内置摄像头，支持更直观地观察实验现象。

该仪器分为比热容恒功率模式与比热容恒速率模式，利用差式功率补偿原理，可测定电池比热容的数据，根据电池充放电过程的温度变化范围，测定该温区内的平均比热容，用于计算电池放热量，测试结果如图所示。

与此同时，利用充放电产热测量模式，对充放电过程中电池温度变化进行绝热追踪，得到绝热温升曲线。

通过对曲线进行数学处理，并结合比热容的数据，即可准确测定电池充放电产热功率和产热量。本案例中，NCM三元软包电池（61Ah）在0.2C的充电倍率下，电池绝热温升为18.29℃，总放热量达到12.78kJ，最大放热功率约为3.3W。

电池等温量热仪 BIC-400A，基于功率补偿等温量热原理而研发，能准确测量电池充放电过程中的吸放热功率、吸放热总量、最大放热功率等热特性参数，具有小于0.1mW的基线噪声，检测灵敏度高，适用于各类型和不同尺寸及容量的电池。

如图所示，在充电过程，所有电池在达到截止电压后由于电流逐渐减小，放热量迅速下降。而电池放电过程由于内阻不断增大导致放热量呈现单调上升趋势。另外，适宜的工作温度可以降低充放电产热量，并提高可逆热的占比。在电池充电过程可以观察到明显的吸热峰。

除了锂电池热管理参数测试，之量科技还提供锂电池单体热失控测试、产气成分在线分析、产气爆炸特性测试等解决方案，专业助力客户深入剖析电池正常运行或发生热失控状态下的热特性参数，实现锂电池安全管理与性能提升。

近年来，在气候变化、市场需求、技术进步和政策支持等因素共同推动下，新能源汽车成为越来越多家庭的选择。与此同时，作为新能源汽车质量与安全性的保障，动力电池安全检测需求持续扩大，其中尤以电池热失控产气分析为热点话题。

上海通敏车辆检测技术有限公司（以下简称通敏）是一家新能源车辆及电池检测服务商，着重全方位深耕动力电池热安全测试，成立短短数年已成为电池测试行业的“头号玩家”。本期我们一同探秘上海通敏车辆检测技术有限公司如何实现锂电池热失控产气成分在线分析。

通敏成立于2016年，是由上海市浦东新区、北京理工大学战略合作的孵化项目，由北理工教育基金会、北理工上海校友、创始人马云团队共同投资成立，是电动车辆国家工程实验室（上海中心）的运营主体。

通敏拥有CMA、CNAS、工信部授权新能源汽车公告检测机构、德国交通部等资质认证，拥有多项国际领先的核心专利技术及丰富的产学研成果，研发人员占比70%以上，核心管理层具有丰富的行业经验和全球视野。通敏已在上海浦东金桥、南汇、北京亦庄、深圳龙华等四地建有试验基地。2025年前全国布局十城，2030年前在德、日、美、法、意建立5个国际领先实验室。

合作伙伴：整车厂包括比亚迪、蔚来、上汽、广汽、戴姆勒、宝马、奥迪、大众等；电池厂包括宁德时代、弗迪动力、中航锂电、国轩高科、亿纬锂能、蜂巢等。

本次探秘的“锂电池热失控产气成分在线分析实验室”位于其上海的电动车辆及动力电池安全技术研究（上海）中心。偌大的研究中心里，由仰仪科技提供的大型电池绝热量热仪BAC-420A、定容燃烧弹、气相质谱仪等核心仪器组成的热失控产气分析联用平台正运行着一组实验。

伴随着锂电池能量密度的不断提升，以热失控着火或爆炸为表现形式的锂电池安全事故时有发生，锂离子电池故障释放的可燃气体积聚在汽车等密闭空间内，并被电活动或电池本身高温所点燃，可能导致严重的火灾或爆炸危险。锂电池热失控时逸出气体的信息与锂电池安全评估高度相关，通敏对锂电池失控产气分析的需求不断提升，这个实验室完美地达成了他们的预期。

我们了解到，为了更精确地描述锂电池热失控过程，探索锂电池热失控机理，通敏的科研人员对锂电池热失控产气在线分析有着迫切的需求。以大型电池绝热量热仪BAC-420A为核心的“锂电池热失控产气分析联用平台”，可模拟电池热失控过程绝热环境，同步分析全过程的产气成分演化历程，为热失控时各阶段的化学反应机理研究提供数据支持，助力电池材料与电池结构的优化，推动电池安全性及使用性能的提升。

该联用平台由气氛控制单元、热失控发生单元、电池产气预处理单元、气体成分分析单元组成。

得益于BAC系列超高的可扩展性，我们将系列产品与电池热失控产气在线联用技术充分结合，为通敏的电池测试业务提供新的可能。

电池产气检测此前采用人工配气和离线气体收集，效率低、工作量大、人工失误多。如今通敏在检测业务中引入电池热失控产气在线检测联用平台后，将气氛控制、热失控发生、电池产气预处理和气体分析的完整测试流程系统化，在同一平台内实施管理，实现实时数据记录、结果自动分析。

对于通敏而言，平台方案实现了电池热失控产气在线联用分析，大大提升了测试业务的周转效率与报告结果的可信度。同时通过多功能、高扩展性的大型电池绝热量热仪BAC-420A，其业务范围也得到了进一步拓展。

以BAC系列大型电池绝热量热仪为核心的电池热失控产气在线分析方案，在确保电池热失控过程安全可靠的同时，通过系统联用提供了更加高效智能的在线测试技术，为锂电池行业测试热失控产气提供了全新思路。