中國科學技術大學火災科學國家重點實驗孫金華和王青松課題組在《Journal of Energy Chemistry》（IF：7.2）發(fā)表了題為《Early warning method for thermal runaway of lithium-ion batteries under thermal abuse condition based on online electrochemical impedance monitoring》的研究論文。本論文提出了一種鋰離子電池早期熱失控在線預警方法，使用電化學阻抗譜（EIS）監(jiān)測芯片實時追蹤電池內(nèi)部電化學參數(shù)變化，從而精準預測電芯內(nèi)部溫度。

本研究以典型的三元和磷酸鐵鋰電池為研究對象，采用杭州仰儀科技絕熱加速量熱儀TAC-500A(簡稱ARC)與EIS監(jiān)測芯片進行原位觀測，成功捕獲了這兩種電池熱失控孕育過程的全過程EIS數(shù)據(jù)，并進一步探索了不同荷電狀態(tài)（SOC）下電池內(nèi)部溫度與EIS的映射關系，闡明了EIS隨溫度變化的機理。本文還通過重要度分析算法對比了不同頻率點的EIS信號對溫度和SOC的相關性和敏感性，最終找到了最優(yōu)的熱失控預警特征參量。

實驗裝置展示

本研究中TAC-500A的應用

絕熱加速量熱儀TAC-500A（簡稱ARC）是在實驗室條件下模擬潛在熱失控反應的專業(yè)測試儀器。能精確、快速獲得絕熱熱失控過程真實完整的熱和壓力變化數(shù)據(jù)。

本研究采用絕熱加速量熱儀TAC-500A的”加熱-等待-搜索（H-W-S）“模式對100%SOC的NCM523和LFP商用圓柱電池進行了絕熱熱失控測試，以30℃為起始溫度，升溫速率設置為5℃/min，恒溫30min使電池達到熱平衡后同步記錄電化學阻抗（EIS）數(shù)據(jù)，直至電池電壓顯著下降時終止，最終量化了溫度變化對兩種電池電化學阻抗的影響規(guī)律，獲取了不同溫度下的電池EIS數(shù)據(jù)，為電池熱特性建模與性能評估提供了基礎數(shù)據(jù)支撐。

部分研究數(shù)據(jù)展示

研究結果分享 

（1）明確了單體電池熱失控孕育全過程的電化學阻抗變化規(guī)律

電池電化學阻抗與溫度、荷電狀態(tài)（SOC）密切相關，總體隨溫度升高呈先減小后增大的趨勢。溫度升高初期，電池內(nèi)部化學動力學加速、界面?zhèn)鬟f阻抗減小、離子導電率提升，導致阻抗下降；溫度進一步升高后，隔膜微孔閉合、電解液沸騰產(chǎn)生氣泡，使電阻率增加、電容降低，進而引發(fā)阻抗顯著增大。

部分研究數(shù)據(jù)展示

（2）重要性排序和敏感性分析

為了提高熱失控預警的準確性并降低誤報率，選擇對溫度敏感但對SOC不敏感的參數(shù)，本文采用RReliefF算法對不同頻率下的電化學阻抗特征進行重要性排序，包括阻抗的實部、虛部、幅值和相位角。通過RReliefF算法對30個頻點下120個特征進行了評估與重要性排序，并進一步分析了這些特征對溫度和SOC的敏感性，最終選擇特征頻率1 kHz下的相位角θ和阻抗幅值|Z|作為熱失控預警的特征參數(shù)。

（3）建立了單體電池的分級熱失控預警策略

以45℃作為一級預警溫度指標，100W加熱實驗中，阻抗幅值下降2mΩ且相位角θ變化3.6°時觸發(fā)一級預警，需降低電池輸出功率并強化熱管理；當阻抗斜率出現(xiàn)拐點（由負變正）且相位角θ 達到預設閾值時，發(fā)出二級預警，應采取強制散熱等措施；當EIS數(shù)據(jù)采集丟失（伴隨電壓突降或阻抗數(shù)量級變化）時，觸發(fā)三級預警，需立即啟動人員逃生與緊急降溫程序。

部分研究數(shù)據(jù)展示

總結

本研究基于不同電池體系（三元、磷酸鐵鋰）、不同 SOC 及不同老化程度（SOH）的熱失控實驗數(shù)據(jù)，構建了適用于電池單體、串聯(lián)模組及并聯(lián)模組的層級化熱失控預警算法，且經(jīng)實驗驗證有效，為智能電池管理系統(tǒng)提供了新的技術支撐，也為電動汽車和儲能設備的熱安全早期預警提供了可行路徑。

仰儀科技論文征集活動

我們始終致力于成為一個讓用戶滿意、放心的儀器和解決方案專業(yè)提供者，為推動仰儀科技的儀器產(chǎn)品應用拓展與創(chuàng)新力提升，為您提供更符合需求的儀器和服務，現(xiàn)邀請您參加2025年仰儀科技征文活動。

為支持鋰電池技術的迅猛發(fā)展，本次活動將優(yōu)先面向鋰電池領域進行論文優(yōu)選及獎金傾斜。

活動對象：

所有使用過仰儀科技儀器的人員，包括但不限于科研院所研究者、高校師生、企業(yè)研究機構工作人員等。

論文要求：

1. 論文正文部分需提及仰儀科技儀器名稱及型號。

2. 論文刊發(fā)時間在2025年1月1日~2025年12月31日。

3. 優(yōu)先選用：論文圍繞BAC系列電池絕熱量熱儀的應用、優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析或相關技術創(chuàng)新等主題，將獲得優(yōu)先選用及獎金傾斜的機會。

參與形式：

1. 在已刊發(fā)文章中使用仰儀科技任何一款或多款產(chǎn)品參與設計或完成實驗。

2. 將論文鏈接與全文發(fā)送到活動官方郵箱：marketing@young-instruments.com審核。

3. 在文章真實性驗證通過后即可獲獎。

截止時間：

活動自即日起開始，截止至2025年12月31日。

獎金設置：

1500元~4000元；最終獎金根據(jù)期刊影響力確定。

注意事項：

我們將在您投稿后5-7個工作日內(nèi)完成審核，并與您取得聯(lián)系以發(fā)放獎金；未通過的投稿我們將通過官方郵件與您溝通，您也可以撥打0571-56363386與我們聯(lián)系確認。

*活動解釋權歸本司所有

點擊 “閱讀原文” 進入官網(wǎng)