英国H.E.L BTC-500/BTC-130绝热加速量热仪在化工安全评估及电池安全检测评估中的应用

英国H.E.L BTC-500/BTC-130绝热加速量热仪

在化工安全评估及电池安全检测评估中的应用

l  绝热加速量热仪

绝热加速量热仪（Accelerating Rate Calorimeter）是一种用于危险品评估的新型热分析仪器。在化工反应、工艺放大过程中通过对绝热条件下化学反应的时间-温度-压力等数据的测试及分析评估工艺过程安全条件及避免因反应失控而导致的危害。通过测试可发现失控反应的开始和严重度，识别反应过程的关键环节，从而为安全评估及新工艺方案（如试剂累积、催化剂效率、反应热动力学）的设计提供可靠的数据。

l  工作原理

绝热过程（adiabatic process）是指任一系统与外界无热量交换时的状态变化过程，是在和周围环境之间没有热量交换或者没有质量交换的情况下，一个系统的状态的变化。

在实验测试中，它是将样本所处的环境温度调节到与样本本身的温度相同的温度来实现。此时样本及环境温度之间没有温差，从技术层面实现了系统的热动态密闭，即测试样本内的任何热量变化必然是其内部化学反应过程所导致。这是对反应过程中时间、温度、压力等参数的监测及分析即可得整个反应过程及样本的状态变化，通过分析可对其进行相应的安全评估或方案优化设计。

l  应用

绝热加速量热仪在科研及生产上有着广泛的应用：

Ø  化工反应过程安全评估

Ø  电池的热安全评估

应用标准：

ü  GB 38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求

ü  GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池

表1 绝热量热仪在电池检测方面的应用

l  应用实例

   使用BTC-130和BTC-500对大尺寸锂硫袋装电池的热失控行为进行研究，评估其安全。

BTC工作原理：加热-搜索-等待（Heating-Waiting-Search，HWS）阶梯式循环升温。实验时，把准备好的试样容器在绝热条件下加热到预先设定的初始温度，并经一定的待机时间（常为5-10min）以使之达成热平衡，然后观察其自反应放热速率是否超过设定值（通常设为0.02℃/min）。未检出放热时，把试样温度提高一个台阶，一般为5-10℃，如上经过待机时间后再检查其放热情况。如此按同样的步骤反复阶梯式探索若干次，一旦检知开始放热，实验系统自动进入严密的绝热控制，并按规定时间间隔记录下时间、温度、放热速度和压力等数据。反应到自放热速率低于设定值后，便由此温度开始再次进入阶梯式探索。