電池老化與濫用行為是引發安全事故的主要誘因之一。其中，過放電作為一種常見的電濫用行為，往往在不經意間悄然發生——電池組中個別單體因一致性差異反復過放電，日積月累便可能埋下安全隱患。

近期，石家莊鐵道大學與中國科學技術大學的研究團隊在《中國安全科學學報》上發表了一篇名為《三元鋰離子電池過放電循環后性能及熱穩定性試驗》的重要研究，利用 THT絕熱加速量熱儀 EV-ARC，系統揭示了三元鋰離子電池在過放電-再次充電循環后的電池熱穩定性變化規律。

試驗使用的是額定容量為25Ah（2.75~4.2V）的商用軟包電池，電池尺寸134*9.2*201mm，化學體系：LiNi0.5Co0.2Mo0.3O2 正極，石墨負極，陶瓷隔膜。

試驗平臺如圖 1 所示，測試電池被放置在高低溫防爆箱中，并通過導線連接至充放電循環測試儀。上位機系統與高低溫防爆箱及充放電循環測試儀實現聯動控制，可實時采集電池在不同測試階段的電壓、電流、容量等參數。

圖1 試驗平臺

將電池編號，１號、２號、３號電池分別以１Ｃ恒流恒壓充電至滿電，1Ｃ恒流放至 2.75、2.15v、2.3v，以此循環，每循環20圈再執行一次HPPC測試（如圖2）。在完成過放電工況的循環后，測試電池將轉入絕熱加速量熱儀中開展熱失控測試，記錄熱失控初始溫度、峰值溫度、溫升速率等特征參數，分析其熱安全性。

圖2  試驗流程

圖3  絕熱條件下２號電池端電壓、表面溫度隨時間的變化和溫度與溫升速率的關系

1、熱失控時間大幅提前

在50% SOC條件下，過放電循環2號電池的自產熱起始溫度θ_ER降至154.92℃，熱失控初始溫度θ_TR為173.42℃，熱失控峰值溫度θ_max為280.20℃。與新鮮電池和正常循環電池相比，過放電循環電池的自產熱起始溫度明顯降低，達到熱失控的時間顯著提前。這意味著，經歷過放電循環的電池在同等熱條件下更容易“失控"。

圖4 各電池表面溫度與時間關系曲線

2、熱失控劇烈程度相對減弱

值得注意的是，過放電循環電池的熱失控最大溫度低于新鮮電池和正常循環電池（如圖4）。這一看似“矛盾"的現象，恰恰反映了過放電對電池內部活性物質和儲能體系的不可逆損傷——電池“燃料"減少了，爆發力雖然減弱，但失控的“引信"卻變得更敏感了。

圖5  絕熱條件下溫升速率與溫度的關系曲線

3、鋰枝晶風險浮出水面

熱失控后對電池進行解剖觀察發現（如圖6），電池發生過嚴重的鼓脹，層疊結構從側面暴露。在靠近極耳處有明顯的白色斑點，經分析為鋰沉積形成的鋰枝晶，且有刺穿隔膜的趨勢。這正是過放電循環積累下的量變——鋰枝晶逐漸生長，一旦穿透隔膜便會引發電池內短路，進而觸發熱失控。

圖6  過放電循環電池熱失控后的外觀

這項研究揭示了一個重要警示：即使是輕度過放電，如果不能及時發現，在多次積累的情況下也會對電池帶來不可逆的性能影響和安全隱患。而 EV-ARC 絕熱加速量熱儀，正是幫助研發人員“看見"這些隱患的關鍵工具——從自產熱溫度的細微變化到熱失控時間的提前，每一個數據點都是電池安全的“預警信號"

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