666 工程科学学报，第43卷，第5期 温度之前始终保持一致，以测量锂离子电池在热 率)，(dTd)max(最大温升速率)，△H(总产热量) 失控过程中的自产热量和产热速率B.通过EV 等热力学参数.锂电池热失控过程中，内部材 ARC可获取锂离子电池热失控的三个特征温度M, 料发生高温氧化还原反应并喷出大量高温颗粒 分别是T(自产热温度)，I2(热失控触发温度)， 物，收集EV-ARC腔体内的颗粒物及失控后残骸 T3(热失控内部最高温度)，通过内置热电偶，还能 进行扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、 获取锂电池热失控的MTD(表面和内部最大温 X射线衍射分析(XD),进一步探究电池的热失 差)、TIsc(大规模内短路温度)，dTd!(温升速 控机理 Vent particles Temperature distribution before TR EV-ARC Thermal runaway (TR) 0 Surface Internal temperature Standard temperature ARC Inflation 图2使用EV-ARC进行了锂电池的绝热热失控测试 Fig.2 Experimental setup for the adiabatic thermal runaway tests of lithium-ion batteries using EV-ARC 1.4热失控蔓延测试 在每一节电池极耳上连接电压线，热电偶和电压线 将具有内置热电偶的满电电池组成简易模组， 连接数据采集仪，记录热失控蔓延过程中温度和电 如图3所示，模组间预紧力设定为2N.为了减少 压变化情况，组装好的电池模组在防爆箱内进行侧 夹具对加热器和电池散热的影响，在加热器和夹具 向加热实验，加热器加热功率为1kW,当1#电池出 前端板之间、4#电池和后端板之间放置云母片，云 现喷发后，关闭加热器电源，随后2#~4#电池在前 母片尺寸和电池前后表面尺寸一致，是148.5mm× 一节热失控电池的传热作用下依次发生热失控.防 26.5mm×91.6mm.分别在每一节电池的前后表 爆箱留有观察窗用于放置傅里叶红外热成像仪和 面、侧面、正负极耳、喷发口附近贴K型热电偶， 摄像机记录电池模组的热失控蔓延过程. Ventilation system Explosion-proof box re Vent△Side Aln After●+- FTIR DV Observation window 1#2#3# Mica plate:Battery Heater 图3热失控蔓延实验设计 Fig.3 Experimental setup for the thermal runaway propagation lithium-ion battery module温度之前始终保持一致，以测量锂离子电池在热 失控过程中的自产热量和产热速率[31] . 通过 EV￾ARC 可获取锂离子电池热失控的三个特征温度[7] ， 分别是 T1（自产热温度），T2（热失控触发温度）， T3（热失控内部最高温度），通过内置热电偶，还能 获取锂电池热失控的 MTD（表面和内部最大温 差）、 TISC （大规模内短路温度）， dT/dt （温升速 率）， (dT/dt)max（最大温升速率），ΔH（总产热量） 等热力学参数. 锂电池热失控过程中，内部材 料发生高温氧化还原反应并喷出大量高温颗粒 物，收集 EV-ARC 腔体内的颗粒物及失控后残骸 进行扫描电镜（SEM） 、X 射线能谱分析（EDS） 、 X 射线衍射分析（XRD），进一步探究电池的热失 控机理. Temperature distribution before TR Thermal runaway (TR) Vent particles Inflation Voltage Surface temperature Internal temperature 图 2    使用 EV-ARC 进行了锂电池的绝热热失控测试 Fig.2    Experimental setup for the adiabatic thermal runaway tests of lithium-ion batteries using EV-ARC 1.4    热失控蔓延测试 将具有内置热电偶的满电电池组成简易模组， 如图 3 所示，模组间预紧力设定为 2 N. 为了减少 夹具对加热器和电池散热的影响，在加热器和夹具 前端板之间、4#电池和后端板之间放置云母片，云 母片尺寸和电池前后表面尺寸一致，是 148.5 mm× 26.5 mm×91.6 mm. 分别在每一节电池的前后表 面、侧面、正负极耳、喷发口附近贴 K 型热电偶， 在每一节电池极耳上连接电压线，热电偶和电压线 连接数据采集仪，记录热失控蔓延过程中温度和电 压变化情况. 组装好的电池模组在防爆箱内进行侧 向加热实验，加热器加热功率为 1 kW，当 1#电池出 现喷发后，关闭加热器电源，随后 2#～4#电池在前 一节热失控电池的传热作用下依次发生热失控. 防 爆箱留有观察窗用于放置傅里叶红外热成像仪和 摄像机记录电池模组的热失控蔓延过程. Ventilation system Explosion-proof box Observation window 1# Before Vent Side In After + − 2# 3# 4# 1# 2# 3# 4# Fixture Mica plate Battery Heater DV FTIR 图 3    热失控蔓延实验设计 Fig.3    Experimental setup for the thermal runaway propagation lithium-ion battery module · 666 · 工程科学学报，第 43 卷，第 5 期