在当今能源技术飞速发展的时代，锂电池已成为我们日常生活中不可或缺的一部分，从智能手机到电动汽车，从储能电站到航空航天，锂电池的应用无处不在。然而，随着能量密度的不断提升，锂电池的热安全问题也日益凸显。

如何准确评估锂电池的热稳定性？如何预防热失控事故的发生？这一切都离不开一项关键的科学仪器——绝热加速量热仪（Accelerating Rate Calorimeter，简称ARC）。

本文将带您深入了解这一"科学之眼"的工作原理，并揭示它在锂电池及其上游行业中的关键应用场景。

绝热加速量热仪（ARC）的历史可以追溯到20世纪70年代末，最初由陶氏化学开发用于化工反应危害评估，如今已成为热分析领域灵敏度最高的仪器之一，其灵敏度比常规差示扫描量热仪（DSC）高出1-2个数量级。这种仪器之所以被称为"绝热"，是因为它能够创造一个近乎完美的绝热环境，在这个环境中，样品与外界几乎没有任何热量交换，从而可以精确测量样品自身的热行为。

ARC 如何"捕捉"热失控

ARC 的核心任务是精确测量样品在绝热环境下的温度变化，并将这些变化转化为反映材料热安全性的关键参数。这一过程的精妙之处在于，它不仅要测量热量，还要创造一个近乎完美的绝热环境，确保测量结果不受外界干扰。

ARC 通常采用“加热-等待-搜索 (Heating-Waiting-Search，HWS) 的阶梯式循环升温方法。

首先将样品加热到预设的初始温度，然后等待足够时间使系统达到热平衡，接着检测样品自放热速率是否超过设定阈值（通常为0.02°C/min）。如果未检测到显著的自放热，仪器会将样品温度提高一个台阶（通常5-10°C），然后重复这一过程。一旦检测到自放热现象，系统会自动进入严密的绝热控制模式，按固定时间间隔记录时间、温度、放热速度和压力等数据。

通过分析温度-时间曲线，研究人员可以获得一系列关键参数：自加热起始温度 (T1)、热失控触发温度 (T2)、最大温度 (Tmax)、最大温升速率 (dT/dt)max、压力上升速率以及总能量释放等。这些参数不仅量化了材料的热危险性，还能揭示热失控反应的动力学特性。例如，温升速率可以反映反应的剧烈程度，而不同温度区间的行为变化则可能暗示着不同的反应机制。

对于锂电池研究而言，这些数据如同热安全的"指纹"，为电池设计和使用提供了至关重要的安全边界参考。

ARC 在锂电池行业的应用场景

ARC 在锂电池行业中的应用既广泛又深入，几乎贯穿了从材料开发到终端产品设计的全产业链。随着全球对高能量密度电池需求的持续增长，ARC 技术已成为保障锂电池安全性的重要防线。在锂电池研发与生产的各个环节，ARC 测试数据为热安全评估提供了科学依据，帮助研究人员和企业量化风险、优化设计，最终避免潜在的热失控事故。

NCM正极材料预估发展方向

正极材料的合成工艺中，ARC 发挥着重要的安全监控作用。正极材料前驱体如锂镍锰钴氧化物 (NMC)、锂铁磷酸盐 (LFP) 等的制备通常涉及高温固相反应，这些合成过程本身可能存在热风险。通过 ARC 测试，可以评估前驱体混合物在不同升温速率下的热行为，确定安全操作温度窗口，避免大规模生产时发生反应失控。例如，某些钴酸锂合成过程中的中间产物可能在特定温度区间出现剧烈放热，ARC 能够精确测定这些放热特征，为反应釜设计和温度控制提供依据。这种应用使 ARC 成为正极材料生产商优化工艺安全的重要工具。

电解液组分的评估是 ARC 在的另一关键应用。电解液通常由锂盐、有机溶剂和功能添加剂组成，每种组分的热稳定性都影响最终产品的安全性。ARC 可以单独测试每种溶剂或添加剂的热分解特性，也可以评估不同配比混合电解液的热行为。这种评估对于电解液生产商和电池制造商都具有重要价值，能够帮助筛选高安全性的电解液体系。

负极材料，特别是新兴硅基负极和锂金属负极，ARC 的应用同样不可或缺。这些高容量负极材料往往伴随更大的热安全隐患，其与电解液的反应活性也更高。通过 ARC 测试，可以量化不同负极材料在特定电解液体系中的热反应特征，比较材料改性的效果。例如，对硅负极进行碳包覆处理后，ARC 测试可能显示其与电解液的反应起始温度提高或放热量减少，证明改性效果良好。这类应用使负极材料开发商能够客观评估新产品热安全性能，推动更安全的高容量负极技术创新。

隔膜材料的热稳定性评估是 ARC 另一个新兴应用领域。隔膜作为电池中的关键安全部件，需要在高温下保持结构完整性，防止电极直接接触导致内短路。传统聚烯烃隔膜和新型陶瓷涂层隔膜的热关断特性可以通过 ARC 进行对比评估。更先进的应用是将隔膜与电极组装成模拟电池，通过 ARC 测试评估整个系统的热响应。这些测试结果为隔膜生产商提供了产品性能的客观指标，也帮助电池制造商选择合适的隔膜产品。

电池热管理系统设计同样离不开 ARC 提供的数据支持。电池在实际使用中的产热和散热平衡对安全性和寿命至关重要。ARC 可以测量电池在不同荷电状态下的绝热产热速率，这些数据是设计高效热管理系统的基础。例如，通过 ARC 测试可以获得电池在各种温度下的自生热速率，进而计算确定所需的冷却能力。此外，ARC 数据还能帮助确定电池的最佳工作温度范围，避免进入热不稳定的危险区域。这种基于实验数据的热管理设计，远比理论模拟更加可靠和精确。

赋能未来—— THT ARC 创新解决方案

1、精准热控，安全护航

THT 的绝热加速量热仪（ARC）专为锂电池及材料研发设计，提供0.002°C/min超高灵敏度检测，模拟最严苛热失控场景，助力企业量化热风险，优化电池安全性能。

2、模块化设计，灵活适配

THT ARC 产品支持多参数同步测量（温度、压力、气体成分），覆盖-40°C至550°C全温域，满足从材料小样到整电池的测试需求，为研发与生产提供全链条数据支持。

3、行业标杆，全球信赖

THT ARC 技术已获宁德时代、三星、LG等头部电池企业采用，成为国际安全测试标准（如SAE J2464）的核心工具，助您快速对标行业标杆。

4、EPC 独家服务

EPC 深耕领域近40年，拥有完善的售后服务体系，技术团队遍布国内各大主流城市，总共十一个售后服务点，能够及时响应用户的问题提供高质量服务。