多通道等温微量热仪（MIC-90）：锂电池充放电热行为研究

锂电池作为新能源领域的核心储能器件，因其具有比能量高、功率密度高、循环寿命长等优点，广泛应用于电动汽车、电动工具等能源储存系统。然而锂离子电池带来便捷的同时，安全性问题也逐渐暴露。其在工作中的产热问题是导致电池安全性问题的主要原因之一。电池充放电过程中伴随热量释放，尤其是在高倍率充放电、高温工作环境中，可能会引起电池热失控，导致安全事故发生。

要深入研究电池在工作时的发热情况，就需要通过热化学与电化学相结合的方法（电化学-量热法）对电池或电池组进行分析。多通道等温微量热仪凭借其高精度控温、高灵敏度热流捕捉及多通道平行测试的优势，与电池测试系统进行联用可在恒定温度下实时监测锂电池充放电全过程的热效应变化，同步对比不同参数下的热电特性，有效解决传统方法的痛点。

图1 中科热仪MIC-90型多通道等温微量热仪（3℃~95℃）

中科热仪的MIC-90型多通道等温微量热仪使用基于帕尔贴的高灵敏度热流传感器，通过Seebeck效应能够精准将通道内的热效应转换为热流信号输出，同时通过实时参比差示的方式能够有效地降低环境因素造成的热流基线扰动。

仪器的核心优势：

• 空气循环浴精确控温，基线快速稳定；

• 帕尔贴量热传感器，提供很高的灵敏度；

• 可选3通道或8通道两种量热模块，并可以由用户在这两种模块间进行切换；

• 样品池容积25/100mL，可选材质有玻璃、金属或其他聚合物；

• 可以进行原位混合以研究外加剂等影响因素；

• 混合池配有电控自动搅拌装置，转速可调；

• 可以定制各种形态、材质的样品池，以满足不同压力、原位混合类型的应用。

1.实验条件

测试仪器：中科热仪MIC-90型多通道等温微量热仪、蓝电测试仪

实验样品：锂电池（纽扣式）

实验温度：60℃

2.实验结果

图2 锂电池充放电过程中的热流、电压随时间变化曲线

使用MIC-90多通道等温微量热仪与蓝电测试仪对锂电池充放电循环过程进行监测，图2为电池在高温（60℃）下充放电过程中热流、电压随时间的变化曲线。在充放电过程中，热流（蓝色）与电压（红色）曲线呈现显著的时间相关性，其对应关系反映了电池内部电化学反应与产热机制的直接耦合。

充电开始时电压快速上升，电极反应熵变引起的可逆热效应占主导，随后进入一个相对平缓的平台区，此时不可逆热（焦耳热和极化热）逐渐占主导，热流曲线缓慢上升。平台结束时电压再次快速上升，极化显著增加，不可逆热急剧增大，热流曲线出现明显的放热峰。

电池放电开始时，电压快速下降，随后进入平台区，放电末期电压再次快速下降至截止值，此时极化增大，热流进一步上升，形成第二个放热峰。