在當今數字化與新能源驅動的時代，電池作為 3C 電子設備以及電動汽車等的核心供能組件，其應用范圍持續拓展且愈發深入。從人們日常不離手的智能手機、平板電腦，到改變出行格局的電動汽車，電池的身影無處不在。然而，近年來，電池安全事故頻繁見諸報端，如某知名品牌電動汽車在行駛過程中突發起火事件，以及多起手機在充電時發生爆炸的案例，這些嚴重威脅到消費者生命財產安全的事故，引發了社會各界對電池安全的高度關注。

電池類安全測試技術與方法

一、電氣安全測試

1、過充過放測試

過充過放是導致電池故障甚至引發安全事故的常見原因。在過充測試中，通過以高于正常充電截止電壓對電池進行充電，監測電池在該過程中的電壓、電流、溫度變化，以及是否出現鼓包、漏液、冒煙等異常現象，從而確定電池能夠承受的過充極限。過放測試則是將電池放電至低于正常放電截止電壓，觀察電池內部結構是否受損、電極材料是否發生不可逆變化等。例如，對于鋰離子電池，過充可能導致鋰枝晶生長，刺穿隔膜引發短路；過放則可能使負極材料結構坍塌，影響電池的循環壽命與安全性。

2、 短路測試

短路測試模擬電池內部或外部發生短路的極端情況。內部短路可通過針刺、擠壓等方式觸發，外部短路則是直接將電池正負極短接。在短路瞬間，電池會釋放出巨大的能量，通過監測短路電流、電池溫度上升速率以及電池外觀變化，評估電池應對短路的能力。短路測試能有效檢驗電池的防護設計是否合理，如電池內部的隔膜是否具備良好的絕緣性能，以及電池外殼在短路引發的高溫高壓環境下能否保持完整性。

強制內短路測試既可以應用在18650,21700等圓柱形電池，也可以應用于方形軟包電池。測試前，需要在規定環境的手套箱中對電池進行拆解，在混入模擬微小金屬顆粒的標準金屬鎳片后對電池進行封裝。在達到規定的溫度和時間條件后，放置于強制內短路測試系統中以0.1mm/s的速度對電池放置鎳片的位置進行施壓，在勻速達到規定的壓力同時，實時監測鋰電池壓力的變化和表面溫度的變化。當觀測到電壓發生50mV壓降或者當施壓載荷達到400N（方形電池）或800N（圓柱形電池）時，停止加壓并保持30s，然后撤壓。

二、熱安全測試

1、熱失控測試

熱失控是電池安全的重大隱患，通常由電池內部產熱速率超過散熱速率導致。熱失控測試采用加熱、過充、短路等多種手段誘發電池熱失控，記錄電池在熱失控過程中的溫度分布、熱釋放速率、氣體排放成分等參數。例如，利用加速量熱儀（ARC）精確測量電池熱失控過程中的熱生成量，為電池熱管理系統的設計提供關鍵數據。熱失控測試結果有助于評估電池在極端熱環境下的安全性，以及熱管理系統抑制熱失控蔓延的有效性。

2 、高低溫循環測試

電池的性能與安全性對環境溫度極為敏感。高低溫循環測試模擬電池在不同溫度環境下的充放電過程，將電池置于高溫（如 60℃）與低溫（如 - 20℃）環境交替循環中，檢測電池容量衰減、內阻變化以及電極材料結構穩定性。在高溫環境下，電池化學反應速率加快，可能導致電極材料溶解、電解液分解；低溫環境則會使電池內阻增大，充放電效率降低，甚至引發電池內部結冰，破壞電池結構。通過高低溫循環測試，可明確電池的安全工作溫度范圍，為產品在不同氣候條件下的使用提供指導。

三、機械安全測試

1、擠壓測試

擠壓測試模擬電池在受到外部機械擠壓時的響應。使用專門的擠壓設備，以一定的壓力速率對電池進行擠壓，觀察電池在擠壓過程中的變形情況、是否發生短路以及電池外殼是否破裂。擠壓測試主要考察電池外殼的抗壓強度、內部結構的穩定性以及電池在遭受機械損傷時的安全防護能力。例如，對于電動汽車動力電池包，在車輛發生碰撞時，電池可能受到擠壓，通過擠壓測試可評估電池在這種情況下的安全性，為電池包的結構設計與防護措施優化提供依據。

2、跌落測試

跌落測試模擬電池在日常使用中可能遭遇的跌落場景。將電池從一定高度自由落體至剛性平面，通過高速攝像機記錄電池跌落瞬間的沖擊過程，分析電池在跌落前后的外觀損傷、內部結構完整性以及電氣性能變化。跌落測試能夠檢驗電池外殼的抗沖擊性能，以及電池內部電極、電解液等組件在沖擊作用下是否會發生位移、短路等問題，對于保障便攜式 3C 電子設備中電池的使用安全具有重要意義。

設備由跌落執行機構、物料輸送機構、樣品撿取機構、定位識別系統、熱成像裝置、內阻測量儀、高速攝影系統、清潔清掃機構、安全防護裝置等組成，人工將樣品放置在物料輸送機構，通過機械手抓取樣品調整角度姿態（滿足棱角面的任意空間姿態）并固定在跌落夾具上，升至設定跌落高度（0.4-2米可設定）后自由下落，跌落完成后，視覺判斷姿態并啟動機器人撿取樣品移送至檢測位置進行溫度和內阻的檢測，如無異常放至原位進行下一輪循環測試，整個測試過程實現無人化執行，全封閉測試。

電池類安全測試面臨的問題與挑戰

1、測試技術的局限性

盡管當前電池安全測試技術已取得顯著進展，但仍存在一定局限性。一方面，部分測試方法難以完全模擬電池在實際使用中的復雜工況。例如，在熱安全測試中，雖然熱失控測試能模擬電池熱失控的極端情況，但實際應用中，電池熱失控可能由多種因素協同引發，且熱失控過程在不同環境下存在差異，現有測試方法難以全面準確地反映這些復雜情況。另一方面，對于一些新型電池材料和技術，如固態電池、鋰硫電池等，現有的測試標準和方法可能并不完全適用，需要進一步研發針對性的測試技術。新型電池材料的特性與傳統鋰離子電池存在較大差異，其在電氣、熱、機械等方面的安全性能評估需要全新的測試思路與手段。

2、測試成本與效率的矛盾

電池安全測試通常需要耗費大量的時間、設備和人力成本。以電動汽車動力電池的全面安全測試為例，從電氣安全測試到熱安全測試再到機械安全測試，整個測試周期可能長達數月，且需要使用高精度、高成本的測試設備，如高精度的量熱儀、大型擠壓設備等。對于電池生產企業而言，高昂的測試成本不僅增加了產品研發成本，還可能影響產品上市速度。同時，為了提高測試效率而簡化測試流程或縮短測試時間，又可能導致測試結果的準確性和可靠性下降。如何在保證測試質量的前提下，優化測試流程、降低測試成本、提高測試效率，是當前電池安全測試行業面臨的一大挑戰。

3、標準與法規的更新滯后

隨著電池技術的快速發展，新的電池產品和應用場景不斷涌現，然而現有的電池安全測試標準與法規更新速度相對滯后。例如，近年來，共享電動自行車、電動滑板車等新型短途出行工具迅速普及，這些設備使用的電池在功率特性、使用頻率、充電方式等方面與傳統 3C 電子設備和電動汽車電池存在差異，但目前針對這類電池的安全測試標準尚不完善。標準與法規的滯后可能導致部分新型電池產品在安全性能方面缺乏有效監管，增加了安全隱患。

電池安全問題不僅關乎使用者的切身利益，更對相關產業的健康發展起著決定性作用。對于 3C 電子行業，一款產品因電池安全問題而召回，可能導致品牌聲譽受損，市場份額迅速被競爭對手瓜分；在電動汽車領域，電池安全事故會極大地影響消費者對新能源汽車的信心，阻礙整個行業向可持續交通轉型的步伐。因此，開展全面且深入的電池類安全測試研究迫在眉睫。