【摘要】 本文解析锂电池热失控多参数耦合预警技术原理及产业化应用。科学指南针提供专业电池安全检测服务，覆盖热失控测试、安全认证等需求。

电池检测

 

欧阳明高院士指出，锂电下一个十年的技术竞争核心是材料。传统电池材料研发依赖经验，存在偶然性。数据显示，原子数量在 20 个以下的有机分子，种类多达 10¹¹ 种。然而过去三十年间，真正被纳入电池领域研究范畴的有机分子，仅有 1000 余种。

电池属于结构复杂的化学体系，其技术方案要实现商业化落地，不仅需要兼顾能量密度、低温性能、循环寿命、快充效率、安全稳定性等核心技术指标，还需考量成本控制、量产可行性等商业化维度的现实要求。

 

作为电池研发工程师，经常遇到这些困扰：

1.新一批正极材料克容量达标，但做成电芯循环跳水；

2.隔膜供应商说闭孔温度一致，但热箱测试结果批次波动大；

3.电解液配方微调后，低温性能莫名劣化……

问题往往在材料入场时就已埋下，但传统的少数几个指标（如纯度、粒径）根本无法全面“排雷”。材料就像乐高积木，一块有隐患，搭成的城堡迟早会垮。

真正的材料评估，绝非单项检测的堆砌，而是多维度、关联性的系统分析。强调从 “成分-结构-形貌-性能” 四个维度交叉验证，建立材料指纹图谱。例如，仅知道粒度分布（D50）不够，还需结合球形度与振实密度，预测浆料工艺窗口；仅知道主元素含量不够，还需检测残余碱、磁性异物，预判其对循环和安全的潜在腐蚀与短路风险。

 

通过这套组合分析，可以获得的不再是孤立的数字，而是一份材料性能“雷达图”

  • 成分纯度： 主元素含量（如NCM镍钴锰）、杂质离子（Fe、Na、Ca等）、有害物质（水分、HF、残余锂）的定量报告，明确纯度等级。

  • 物理结构： 颗粒的微观形貌（SEM）、粒度分布（激光法/图像法）、晶粒尺寸与晶型（XRD）、石墨化度（Raman） 等，直观判断材料批次一致性。

  • 关键性能： 热稳定性（DSC/TMA测闭孔温度）、粉末电导率、比表面积与吸油值 等，直接关联电芯加工与最终性能。

 

面对新材料或新供应商时，建议系统性地开展以下“组合检测”，自行或委托专业机构完成，以数据驱动决策：

第一步：基础理化与安全筛查。

必做项目包括：主成分与杂质含量分析（ICP）、水分含量、pH值、磁性异物含量。这是材料的“准入体检”。

ICP方法开发与验证—杂质元素分析图1

 

ICP方法开发与验证—杂质元素分析图2

 

ICP方法开发与验证—杂质元素分析图3

 

ICP方法开发与验证—杂质元素分析图4

 

ICP方法开发与验证—杂质元素分析图5

 

第二步：结构形貌与工艺性评估。

针对电极活性材料，核心看：粒度分布与形貌（SEM/激光粒度仪）、比表面积、振实/压实密度、石墨取向度（针对负极）。这决定了浆料分散性和极片均匀性。

粉末颗粒球形度测试-图1

 

粉末颗粒球形度测试-图2

 

粉末颗粒球形度测试-图3

 

第三步：热安全与电化学基础评估。

关键项目是：热稳定性分析（DSC，观察分解峰、相变）、闭孔温度（隔膜，DSC/TMA法）、液体/粉末电导率。这是预测电芯安全和倍率性能的基石。

ARC-电芯热失控分析-图1

 

ARC-电芯热失控分析-图2

 

ARC-电芯热失控分析-图3

 

ARC-电芯热失控分析-图4

 

通过这套标准化、系统化的“材料准入”评估流程，可以将材料选型的偶然性降到最低，从源头上为高性能、高安全的电池设计打下坚实基础。

 

科学指南针电池检测服务

科学指南针新能源检测平台提供专业电池安全测试服务：

检测能力覆盖：

  • 热失控触发实验（针刺/过充/加热）

  • 多参数同步采集分析

  • 预警算法验证平台

  • 安全性能全维度评价

技术优势：

  • 符合GB/T、UL、IEC等标准体系

  • 200+项测试参数实时监控

  • 热扩散测试舱等专业设备

  • 失效分析数据库支持

平台已服务宁德时代、比亚迪等头部企业，检测报告获全球主要市场认可。

科学指南针电池检测