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应用案例| LFP 方形电池与 NCM 软包电池热失控特性

更新时间:2025-12-10点击次数:30
 测试条件
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仪器:ARC Titans 450 大型电池绝热量热仪

方法:HWS模式

热失控方式:绝热加热

样品信息

表1 电池样品信息

参数

LFP方形电池

NCM软包电池

尺寸/mm

274*210*73

505*99*8

容量/Ah

500

79.6

电压/V

3.486

4.284

质量/g

9515.30

1082.7


测试步骤

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  1. 实验前先将电池充至100%SOC,然后测量电池的电压和质量。

  2. 用耐高温胶带将样品热电偶贴合于实验电池大面中心处,然后将电池悬挂在量热仪的量热腔中。

  3. 启动仪器的控制程序,选择“HWS-R”模式进行实验,按下表设置实验参数。

  4. 实验结束后,记录失控电池的外观和质量。

表2 热失控实验参数

实验

模式

启动区间温度(℃)

启动区间恒温时间(min)

温升检测阈值(℃/min)

台阶升温步长(℃)

台阶目标温度恒温时间(min

实验结束温度(℃)

HWS-R模式

50

150

0.02

5

60

300


测试结果


 

 



图1失控后电池:从上至下分别为LFP电池和NCM电池


图1所示的是失控后电池的外观状态。LFP方形电池的泄爆膜没有破损,电池从侧边爆破。而NCM软包电池的外包装基本全部破损。

(a)LFP方形电池  

 



                                    (b)NCM软包电池                            

 

 

 图2 电池热失控温度曲线

由图2的电池失控温度曲线可见,LFP电池的自发热起始温度和热失控起始温度比NCM软包型电池高,说明LFP电池热稳定性较好。而NCM体系电池的化学反应放热量大,热失控最高温度和绝热温升显著高于LFP电池。此外,图3(a)中LFP电池在热失控实验追踪过程中出现二次加热,可能和泄爆膜没有破损有关。由图5的温升曲线可见,NCM电池的最大温升速率较LFP电池大。NCM电池在热失控后质量损失较大,说明NCM电池热失控反应产生了大量的气体产物。两个电池样品测试获得的热失控关键参数汇总见表3。

 


图3 电池热失控温升速率曲线

3 电池热失控数据汇总

产品规格及技术参数

Product specifications and technical parameters



产品型号

ARC Titans 450

(泄压型)


ARC Titans 850

(泄压型)


ARC Titans-C 1000

(密闭型)


容器直径

450

850

1000

容器深度

550

700

1200

控温范围

RT~300℃

RT~300℃

-30~300℃

(可配液氮制冷)


温控模式

温升速率检测阈值

0.01℃/min~0.05℃/min

0.01℃/min~0.05℃/min

0.01℃/min~0.05℃/min

温度跟踪速率


0.01℃/min~15℃/min

0.01℃/min~15℃/min

0.01℃/min~15℃/min

温度显示分辨率

0.001℃

0.001℃

0.001℃

充放电极柱最大负载

≥600A

≥600A

≥600A

量热腔耐压

/

/

3 MPa

选配功能

Optional function

模块名称

功能

充电放电模块

电滥用触发热失控、充放电产热测试等

针刺模块

机械滥用触发热失控

红外测温模块

电池表面温度高空间分辨率测量

多通道测温模块

电池表面温度分布式测量

摄像模块

热失控过程视频监测

称重模块

热失控过程质量损失同步实时监测

产气收集

热失控产气程控采集

 
 
 
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