钠离子电池测试及分析，行业内极少极少，华阳检测在这方面具备领先能力。本项目由蔡京升博士小组，完全在华阳储能检测中心内完成。
安全性能是储能电芯大规模推广应用的关键，一直是储能行业关注的焦点。热发生和热管理是电芯安全性能评估的重中之重，也是引发安全事故的主要诱因。
在充放电过程中，金属离子在正负极间迁移，产生电池内阻。内阻会导致电池发热，因为当电流通过内阻时，会产生额外的电阻热。此外，充放电过程伴随着一些不可逆反应，如极间充放电倍率的不匹配、离子填充等都会导致电池发热。
根据客户提出的关于电芯充放电产热的问题，华阳检测设计并开展了针对钠离子电池的充放电绝热温升ARC试验，为客户提供了完美的解决方案，受到好评。
由客户提供：
1)0.5P绝热温升充电测试方法：
A. 电池在25±3℃下以277.5W恒功率放电至2.0V；
B. 电池放入ARC腔内在25±2℃下进入绝热模式下均衡电芯表面温度与腔体一致；
C. 电池以277.5W恒功率充电至3.85V。
2)0.5P绝热温升放电测试方法：
A. 电池在25±3℃下以277.5W恒功率充电至3.85V；
B. 电池放入ARC腔内在25±2℃下进入绝热模式下均衡电芯表面温度与腔体一致；
C. 电池以277.5W恒功率放电至3.85V。
3)1P绝热温升充电测试方法：
A. 电池在25±3℃下以277.5W恒功率放电至2.0V;
B. 电池放入ARC腔内在25±2℃下进入绝热模式下均衡电芯表面温度与腔体一致;
C. 电池以555W恒功率充电至3.85V。
4)1P绝热温升放电测试方法：
A. 电池在25±3℃下以277.5W恒功率充电至3.85V；
B. 电池放入ARC腔内在25±2℃下进入绝热模式下均衡电芯表面温度与腔体一致；
C. 电池以555W恒功率放电至3.85V。
图1为华阳检测钠离子电池充放电绝热温升ARC试验的设备图，采用绝热量热仪与充放电测试柜联用装置。
图1. 充放电绝热温升试验设备
图2为钠离子电池充放电绝热温升试验现场接线图，温度采集线分别贴在正极、负极和电芯大面，以负极处的温感为基准。
图2. 充放电绝热温升试验电芯接线图
表1记录了钠离子电池充放电绝热温升试验的测试结果（电芯的质量比热容由先行试验测得）：以0.5P恒功率进行充电和放电绝热温升试验时，电芯负极处的温升分别为4.2℃和11.3℃，由发热量计算公式可算出对应的充电和放电发热量分别为22.749kJ和61.207kJ；此外，通过对比正负极的发热情况，在进行0.5P恒功率充放电时，正极处的发热量显著高于负极处。图3为对应0.5P充放电对应的电压和温度相对时间的曲线图。
表1.钠离子电池充放电绝热温升试验的测试结果
图3.钠电池电压和负极处温度对应时间的关系曲线
（0.5P充放电）
当充放电功率提升至1P时，钠电池负极处的绝热温升提升至9.8℃（充电）和37.6℃（放电），显著高于0.5P充放电时对应的结果值（其中，充电温升超过2倍，放电温升接近4倍）。相应的，充放电的放热量分别是53.082kJ（充电）和203.66kJ（放电）。
如图4所示，需要指出的是，采用1P恒功率进行放电绝热温升试验时，电芯负极处出现温度报警（报警温度设置：65℃），可知钠电池采用1P进行放电时，发热问题比较显著。此外，与采用0.5P进行充放电不同的是，钠电池采用1P充放电时，负极处的发热量显著高于正极处。
图4. 钠电池电压和负极处温度对应时间的关系曲线
（1P充放电）
钠离子电池工作时产生大量热量，过高的温度和电池芯之间不均匀的温差将导致性能退化，并威胁储能系统的安全。因此，需要充分考虑电芯的产热特性并加以管理，以保证均匀的温度分布和电池组的适当温度。
大容量储能电芯的产热特性研究对于储能热管理设计具有重要意义，针对如何改善电芯产热问题，华阳检测储能部给出以下建议：
1) 设计可靠的热交换策略（如浸没式储能、低温风冷等），在单体产热严重时，及时将该电芯散发的热量导出；
2) 根据电芯热扩散系数，设计合理的电池间距，避免单体产热严重时发生热传递，降低热失控的风险；
3) 开发具有阻燃、降温、灭火以及隔氧等功能的新材料，避免发生热蔓延。
