锂电池全生命周期热特性测量解决方案

温度是影响锂电池性能与安全的关键因素。在充放电过程中，电池内部分子运动产生的热量会直接导致温度变化，进而影响内部电化学反应的进行速度。一旦发热速度超过散热能力，电池温度将迅速升高，这不仅会加速容量衰减与老化进程，还可能引发热失控，带来严重的安全风险。因此，准确测量和研究电池的热特性，对于保障其性能、延长使用寿命及确保运行安全具有重要意义。

在实际应用中，电池的热特性并非固定不变，而是会随使用条件和老化程度发生动态变化。不同的工作状态与老化轨迹均可能使电池的热性能逐步恶化，从而显著增加热失控的风险。然而，锂电池的产热与传热机制复杂，传统测量方法难以实现多热参数在老化过程中的实时、准确、高效监测。

电池全生命周期热参数分析仪能够在多种工况下，同步测量多个电池样品在充放电过程中的产热速率、内部温度及导热系数等关键热特性参数。该仪器可实时、精准地记录电池老化过程中热参数的变化规律，从而支持深入探究锂电池的老化机制，并全面分析其在整个生命周期中的热管理与热安全特性。

采用电池全生命周期热参数分析仪，对某磷酸铁锂软包电池在放电过程中的热参数进行测试分析。实验环境温度设定为25℃，放电倍率分别为1C、2C和3C。图1展示了在3C放电过程中电池的表面温度与内部温度变化情况。可以看出，放电期间电池内部温度明显高于表面温度。电池内外温差会随着产热率升高、尺寸增大、导热性能下降以及与环境热交换增强而进一步扩大。因此在实际应用中，仅凭表面温度无法准确反映电池的整体热状态，必须获取精确的内部温度数据。

图1 25℃、3C放电下的表面与内部温度

图2展示了不同放电倍率下电池的产热率、内部温度及电压变化，获得了完整的多维度动态热参数测量结果。这些高通量热特性数据可用于老化因素分析、电‑热状态预测、荷电状态估计与寿命识别等研究。

图2 25℃、不同放电倍率下的产热率、内部温度与电压

电池全生命周期热参数分析仪可与循环寿命实验无缝结合，实时监测电池老化过程中热特性参数的变化趋势。图3对比了电池在容量衰减至88%时与健康状态下的产热率与内部温度：可见老化后产热率与内部温度均显著上升，说明电池在老化过程中热性能出现明显恶化。

图3 老化前后电池的产热率与内部温度

进一步对比老化前后关键热参数（表1）可以发现：老化后电池的导热系数下降8.6%；在3C放电过程中，内部温升均值与最大值分别增加105.1%和75.4%，产热率均值与最大值则分别上升64.8%和28.8%。更高的温度不仅加剧热管理难度、提升热失控风险，同时也将进一步加速电池的老化进程。

表1 老化前后电池热特性参数的变化