发布日期：2025-07-22 16:30:47 锂电池如同现代新能源体系的“动力心脏”，驱动着电动汽车驰骋，支撑着储能电站稳定运行。然而，这颗“心脏”潜藏着不容忽视的危机——热失控。高温、过充、内部短路等因素可能引发电池内部剧烈的连锁放热反应，温度在极短时间（秒级）内飙升数百摄氏度以上，最终导致起火、爆炸等灾难性后果。
热失控引发的安全事故不仅造成财产损失，更严重威胁人身安全，成为制约产业发展的关键痛点。如何在其发生前及时预警，争取宝贵的处置时间？这就是我们需要解决的生死攸关问题。
当锂电池内部发生异常，走向热失控的深渊时，最先发出的“求救信号”并非肉眼可见的火焰或浓烟，而是大量不同类型的气体混合物。
1.热失控的“前奏”：在热失控真正爆发（通常定义为温度急剧升高、不可逆转的阶段）之前，电池内部材料已开始不稳定分解释放气体。这是热失控最早期、最直接的物理表现之一。
2.气体的组成密码：释放的气体并非单一成分。它们主要包括：
电解液溶剂分解产物：如乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氢气（H₂）等。电解液是锂电池的重要组成部分，其溶剂（如碳酸酯类）在高温或异常条件下极易分解。
电极材料反应产物：如磷酸铁锂电池会释放磷化氢（PH₃），含氟电解液分解可能产生氟化氢（HF）等剧毒、刺激性气体。
其他副产物：还包括水分反应生成的氢气、微量烷烃等。
3.预警价值：这些气体的种类、浓度以及浓度变化的速率，就像一组独特的密码，比温度上升更能提前揭示电池内部正在发生的剧烈化学反应。研究表明，某些关键气体（如C₂H₄、CO）的出现和快速增长，往往比显著的温升提前数秒至数分钟，这为早期预警提供了宝贵的时间窗口。
捕捉到这些气体的异常释放，就等于捕捉到了热失控即将来临的明确预警信号。
认识到气体是关键预警信号只是第一步。如何高效、精准地“捕获”这些瞬息万变的信号，才是构建有效预警系统的核心挑战。
1.时效性是生命线：热失控过程极其迅猛。从内部产气开始，到温度急剧上升、喷阀、起火爆炸，可能仅在几十秒到几分钟内完成。传统的离线检测方法存在明显局限：
严重滞后：需要人工采样、送实验室分析，结果出来时灾难已然发生。
信息缺失：无法反映气体浓度在关键时间窗口内的动态变化趋势。
2.“实时”的核心要求：因此，对于电池热失控过程监测而言，“实时性”不是锦上添花，而是预警成功的生命线。它要求：
连续不间断：监测装置需7x24小时持续工作，时刻紧盯电池状态。
快速响应：传感器对目标气体的出现和浓度变化能在秒级甚至更快时间内做出反应。
在线原位：理想情况下，监测点应尽可能靠近电池单体或模组内部（如集成在电池管理系统BMS中或电池包内关键位置），减少气体扩散路径带来的延迟和信息损失。
3.监测的核心目标：实时监测聚焦于：
气体组分识别：准确区分并识别出正在释放的是哪些气体？哪些是高风险的特征气体（如C₂H₄、CO、HF）？
浓度定量追踪：这些气体的浓度是多少？是否超过了设定的安全阈值？浓度上升的速度有多快？
变化趋势分析：结合浓度变化速率和其他参数（如温度、电压微小波动），综合判断电池所处的状态，区分正常老化产气与真正的热失控征兆。
鉴知®RS2600气体分析仪基于激光拉曼光谱原理，可实现多组分气体同时在线分析。仅需1台设备，即可攻克N2、H2、O2、CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C2H4、C3H6、C2H2等全组分气体实时检测难题，实现秒级响应、痕量至常量全量程覆盖，准确捕捉热失控过程中每一丝变化。
结论：预警的基石
热失控风险是锂电池技术发展道路上必须跨越的障碍。有效的预警系统是我们的第一道防线，而准确、实时地监测电池热失控过程释放的气体成分与浓度变化，正是构建这道防线的基石所在。
它抓住了热失控最早期、最本质的物理化学特征——气体释放。通过先进的传感技术与数据处理算法，实时捕捉这些气体信号的“蛛丝马迹”，解读其蕴含的危险信息，我们才能在最关键的窗口期发出警报，启动保护措施，将风险遏制在萌芽状态，真正守护新能源系统的安全运行。这不仅是技术挑战，更是对安全承诺的践行。
鉴知技术简介：
北京鉴知技术有限公司是一家以光谱检测技术为核心的专业公司。基于高灵敏度拉曼光谱技术及智能定量算法，开发了在线气体分析仪和在线拉曼分析仪，已在精细化工，生物制药，钢铁冶金等行业的工艺在线监测中大量使用，为用户显著提升工艺效率和产能。
常见问题：
1.Q：监测气体为什么比监测温度更早预警热失控？
A：电池内部材料（如电解液溶剂、电极活性物质）在热失控引发的超高温度到来之前，就会提前发生分解反应，释放特定气体。这些气体的出现和浓度快速升高，往往比显著的、可被外部传感器捕捉到的温升现象提早数十秒甚至数分钟，提供了更早的预警窗口。
2.Q：主要需要监测哪些气体？
A：最关键的是电解液溶剂分解产生的气体，如乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）。此外，氢气（H₂）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等也常见。对于特定体系（如含氟电解液、磷酸铁锂正极），还需关注氟化氢（HF）、磷化氢（PH₃）等有毒、腐蚀性气体。
3.Q：为什么强调“实时”监测？
A：热失控过程发展极其迅速，从产气开始到剧烈喷发起火可能在短短几十秒内完成。只有持续在线、秒级响应的实时监测，才能捕捉到气体浓度的瞬间异常变化并发出及时警报，为安全防护措施（如断电、冷却、隔离、疏散）争取宝贵时间。滞后几分钟的检测结果对预警失去意义。
本文总结：
锂电池的安全运行关乎重大。热失控虽危险，其早期并非无迹可寻——特征气体的释放是最直接、关键的预警信号。实时监测技术如同敏锐警觉的“嗅觉系统”，持续捕捉气体成分与浓度的细微变化。通过精确识别并解读这些气体释放的独特“密码”，我们能够在灾难发生前争取到至关重要的响应时间。构建以实时气体监测为核心的高效预警体系，是化解锂电池安全风险、筑牢新能源发展基石不可或缺的关键环节。
