Nature Energy：小型电池加速量热法实现快速安全筛选

理解和控制热失控——电池中持续放热反应产生的不可控热量——对于开发高安全性电池至关重要。然而传统上加速量热法（ARC）测试需要大容量的电池（安时级别），这需要大量的材料和昂贵的制造过程，限制了安全筛选的效率。韩国成均馆大学Atsuo Yamada等人通过理论建模（TRF）、电池设计创新（小型圆柱软包，~21毫安时，~0.1克正极活性材料）和实验方法突破（实验室级ARC），解决了传统安全测试中材料消耗大、成本高、周期长的问题，为下一代高安全电池的研发提供了高效技术路径。研究成果以“Rapid safety screening realized by accelerating rate calorimetry with lab-scale small batteries”为题发表于Nature Energy。

研究成果创新之处在于：

1. 提出了实验室级小型电池设计，开发了圆柱形软包小型电池（容量约21 mAh，正极材料仅需0.1 g），突破了传统加速量热法（ARC）对安时级大电池的依赖。通过优化电池几何结构（如高径比）和材料选择，显著降低热耗散、增强热积累，使小容量电池在实验室规模即可敏感检测热失控。

2. 提出了热失控因子（TRF）作为量化热量积累和散失的指标，用于优化电池设计。

3.​首次在实验室规模实现全电池级别的ARC测试，可检测从SEI分解、电解液反应到正极释氧的全链条热失控过程。相比传统硬币型或单层软包电池，圆柱软包设计的TRF提升超10倍，成功捕捉到220°C热失控（仅该设计可观测）

4.通过调整电池的高径比等参数，将热失控起始温度从212°C延迟至223°C，延迟了热失控的发生，为高安全高能量密度电池设计提供了新思路。

图1：电池热失控检测

图2：成功观察到实验室规模小型电池的热失控

图3：圆筒型袋式电池的设计

图4：电池安全作为TRF的函数

图5：电池尺寸对电池安全的影响

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01751-7