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技术文章
应用案例｜电池绝热量热仪应用于复旦大学新型纤维聚合物锂电池热安全研究
点击次数：2569 发布时间：2025/3/20 16:19:37
本期预览
本研究运用仰仪科技的小型电池绝热量热仪BAC-90A，针对复旦大学王兵杰团队研发的新型纤维聚合物锂离子电池开展热失控测试，深入剖析了该纤维电池的热安全性。相关研究成果《Quasi - solid Fiber - shaped Lithium - ion Batteries with Fire Resistance》已发表于《Angewandte Chemie》期刊，为该电池在智能可穿戴设备等域的应用夯实了理论基础。
言
在科技飞速发展的推动下，移动互联网和万物互联技术日益普及，其中穿戴设备的兴起促使柔性电池迎来了发展良机。目行业内广泛生产和使用的块状锂电池（软包、方壳及圆柱型）难以满足柔性设备的需求。纤维锂离子电池因其柔性、可编织性及电化学储能特性，成为具潜力的解决方案，有望实现通过衣物或配饰为穿戴设备持续供电，在众多柔性材料应用场景中具备替代传统电池的潜力。
然而，纤维电池的实用化面临诸多挑战。复旦大学王兵杰团队在该域取得重大突破，成功解决了聚合物复合活性材料与纤维电界面稳定性难题，连续构建出兼具良好安全性和综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池，其成果发表于《自然》主刊，成为储能、可穿戴技术及柔性电子域的新里程碑。
该团队研发的纤维电池采用半固态或固态电解质，并运用更安全的封装方式，热安全性较传统商用电池有所提升。为进一步验证其安全性，本研究运用仰仪科技小型电池绝热量热仪BAC - 90A测定纤维电池的绝热热失控特征参数，为其实际应用提供关键数据依据。
图1 纤维锂电池概念图与应用示例
方案介绍
本次实验采用BAC-90A小型电池绝热量热仪的HWS模式测试纤维锂电池热失控过程。该实验模式能够准确测量得到锂电池自放热起始温度（T1）、热失控起始温度（T2）等关键电池热安全参数。
图2 小型电池绝热量热仪BAC-90A
同时，考虑到纤维锂电池的特殊结构，实验采用特定装样方法以确保测试准确性。如图3所示，我们将电池卷成螺旋状，并用铝塑膜将其塑封固定，随后在外部包裹保温棉。此方法不仅能够有效测量电池表面的温度，还能bao证电池样品在实验过程中的温度均匀性，确保实验过程中的绝热效果。
图3 纤维锂电池装样示意图
测试结果
图4 1号电池(a)热失控温升和(b)温升速率-温度曲线
图5 2号电池(a)热失控温升和(b)温升速率-温度曲线
如图4和图5所示，1号电池和2号电池实验的自放热起始温度T1均在155℃附近，明显高于常规动力或储能电池。在整个热失控过程中，其升温速率均远低于T2检测阈值（60℃/min）。
另外，上述实验结果与电池的封装质量占比较高也有关。高封装质量有助于抑制电池内部的副反应，减少热量的产生和积聚，从而有效提升电池的热稳定性，降低热失控风险。
总体实验表明该纤维锂电池和器件具有良好的热稳定性和较低的热失控风险，能够安全地应用于智能可穿戴设备等域。
总结
这一研究成果为复旦大学王兵杰团队研发的新型纤维聚合物锂离子电池在智能可穿戴设备、柔性电子等域的广泛应用提供了坚实的实验依据和理论支持。未来，随着研究的不断深入，仰仪科技将继续以精益的产品、zhuo越的服务，为锂电池创新技术发展与应用保驾护航。
原创作者：杭州仰仪科技有限公司
