絕熱加速量熱儀（ARC）是一種用于評估物質(zhì)熱分解特性及危險性的典型熱分析儀器。ARC通過對絕熱條件下物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的時間-溫度-壓力等數(shù)據(jù)的測試，評估其初始反應(yīng)溫度、熱失控溫度、破壞效應(yīng)及反應(yīng)歷程等，為研究物質(zhì)的熱分解、失控反應(yīng)機(jī)理提供數(shù)據(jù)，為工藝安全生產(chǎn)、產(chǎn)品安全評估等提供支持。

1990年，Moli能源公司的科研學(xué)者率先將ARC應(yīng)用于研究鋰離子電池電極材料在電解液中的熱穩(wěn)定性，隨后ARC所具有的優(yōu)點(diǎn)使其逐漸成為世界上鋰離子電池生產(chǎn)廠家和研究者進(jìn)行安全性測試和熱穩(wěn)定性研究的主要儀器。使用ARC既可以對鋰離子電池整體進(jìn)行熱測試，來評估電池在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲和使用等場景下的安全性能，也可以測試鋰離子電池內(nèi)部各組分的熱分解過程，并通過材料的反應(yīng)機(jī)理研究電池發(fā)生熱失控的根本原因。

ARC可以給鋰離子電池及相關(guān)材料的安全性測試提供一個良好的絕熱環(huán)境，精確得描述其熱分解及熱失控等反應(yīng)歷程。相比于差示掃描量熱法（DSC）、差熱分析法（DTA）及熱重分析法（TG）等傳統(tǒng)熱分析測試方法，ARC在鋰離子電池測試領(lǐng)域具有以下優(yōu)勢：

①檢測靈敏度高（0.005℃/min~0.02℃/min）；

②測樣靈活，不同規(guī)格大小的ARC可以兼容電池材料以及各種規(guī)格大小的電池、電芯及模組的測試；

③能同步獲得溫度、壓力隨時間變化的動態(tài)數(shù)據(jù)曲線，并可通過數(shù)據(jù)分析，得到初始分解溫度、放熱速率、反應(yīng)熱、活化能和壓升速率等多組熱特性參數(shù)，精準(zhǔn)得描述試樣熱反應(yīng)歷程；

④功能拓展，可搭配多功能測試模塊，實(shí)現(xiàn)電池的電濫用測試、機(jī)械濫用測試、產(chǎn)氣檢測分析、充放電產(chǎn)熱測試及比熱容測試等。

工作原理

絕熱量熱技術(shù)和絕熱量熱儀最初是由美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E-1981進(jìn)行定義的，其原理模型如圖1所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在絕熱量熱實(shí)驗(yàn)中，試樣處于一個可以進(jìn)行環(huán)抱式加熱的爐體中央，爐體通過自然對流和熱傳導(dǎo)等方式對樣品周圍的環(huán)境溫度進(jìn)行控制，試樣溫度與所處環(huán)境溫度始終相同，試樣處于動態(tài)熱封閉狀態(tài)，熱量無法傳入與傳出，樣品溫度完全由其自身的吸放熱過程決定。

為了能夠使試樣在實(shí)驗(yàn)過程中在相對絕熱的環(huán)境中檢測出其初始反應(yīng)溫度，使用“HWS”的升溫程序，即“加熱-等待-搜尋”的臺階升溫模式，如圖2所示。“HWS”模式可以保證每個臺階的最后階段均給樣品提供較好的絕熱環(huán)境，因此當(dāng)“搜尋”出的試樣溫升速率超過一定閾值后，實(shí)驗(yàn)就會進(jìn)入絕熱追蹤階段，該階段內(nèi)爐體溫度會隨樣品溫度的變化而即時調(diào)整，確保試樣始終處于動態(tài)熱封閉狀態(tài)。