在当今数字化与新能源驱动的时代，电池作为 3C 电子设备以及电动汽车等的核心供能组件，其应用范围持续拓展且愈发深入。从人们日常不离手的智能手机、平板电脑，到改变出行格局的电动汽车，电池的身影无处不在。然而，近年来，电池安全事故频繁见诸报端，如某知名品牌电动汽车在行驶过程中突发起火事件，以及多起手机在充电时发生爆炸的案例，这些严重威胁到消费者生命财产安全的事故，引发了社会各界对电池安全的高度关注。

电池类安全测试技术与方法

一、电气安全测试

1、过充过放测试

过充过放是导致电池故障甚至引发安全事故的常见原因。在过充测试中，通过以高于正常充电截止电压对电池进行充电，监测电池在该过程中的电压、电流、温度变化，以及是否出现鼓包、漏液、冒烟等异常现象，从而确定电池能够承受的过充极限。过放测试则是将电池放电至低于正常放电截止电压，观察电池内部结构是否受损、电极材料是否发生不可逆变化等。例如，对于锂离子电池，过充可能导致锂枝晶生长，刺穿隔膜引发短路；过放则可能使负极材料结构坍塌，影响电池的循环寿命与安全性。

2、 短路测试

短路测试模拟电池内部或外部发生短路的极端情况。内部短路可通过针刺、挤压等方式触发，外部短路则是直接将电池正负极短接。在短路瞬间，电池会释放出巨大的能量，通过监测短路电流、电池温度上升速率以及电池外观变化，评估电池应对短路的能力。短路测试能有效检验电池的防护设计是否合理，如电池内部的隔膜是否具备良好的绝缘性能，以及电池外壳在短路引发的高温高压环境下能否保持完整性。

强制内短路测试既可以应用在18650,21700等圆柱形电池，也可以应用于方形软包电池。测试前，需要在规定环境的手套箱中对电池进行拆解，在混入模拟微小金属颗粒的标准金属镍片后对电池进行封装。在达到规定的温度和时间条件后，放置于强制内短路测试系统中以0.1mm/s的速度对电池放置镍片的位置进行施压，在匀速达到规定的压力同时，实时监测锂电池压力的变化和表面温度的变化。当观测到电压发生50mV压降或者当施压载荷达到400N（方形电池）或800N（圆柱形电池）时，停止加压并保持30s，然后撤压。

二、热安全测试

1、热失控测试

热失控是电池安全的重大隐患，通常由电池内部产热速率超过散热速率导致。热失控测试采用加热、过充、短路等多种手段诱发电池热失控，记录电池在热失控过程中的温度分布、热释放速率、气体排放成分等参数。例如，利用加速量热仪（ARC）精确测量电池热失控过程中的热生成量，为电池热管理系统的设计提供关键数据。热失控测试结果有助于评估电池在极端热环境下的安全性，以及热管理系统抑制热失控蔓延的有效性。

2 、高低温循环测试

电池的性能与安全性对环境温度极为敏感。高低温循环测试模拟电池在不同温度环境下的充放电过程，将电池置于高温（如 60℃）与低温（如 - 20℃）环境交替循环中，检测电池容量衰减、内阻变化以及电极材料结构稳定性。在高温环境下，电池化学反应速率加快，可能导致电极材料溶解、电解液分解；低温环境则会使电池内阻增大，充放电效率降低，甚至引发电池内部结冰，破坏电池结构。通过高低温循环测试，可明确电池的安全工作温度范围，为产品在不同气候条件下的使用提供指导。

三、机械安全测试

1、挤压测试

挤压测试模拟电池在受到外部机械挤压时的响应。使用专门的挤压设备，以一定的压力速率对电池进行挤压，观察电池在挤压过程中的变形情况、是否发生短路以及电池外壳是否破裂。挤压测试主要考察电池外壳的抗压强度、内部结构的稳定性以及电池在遭受机械损伤时的安全防护能力。例如，对于电动汽车动力电池包，在车辆发生碰撞时，电池可能受到挤压，通过挤压测试可评估电池在这种情况下的安全性，为电池包的结构设计与防护措施优化提供依据。

2、跌落测试

跌落测试模拟电池在日常使用中可能遭遇的跌落场景。将电池从一定高度自由落体至刚性平面，通过高速摄像机记录电池跌落瞬间的冲击过程，分析电池在跌落前后的外观损伤、内部结构完整性以及电气性能变化。跌落测试能够检验电池外壳的抗冲击性能，以及电池内部电极、电解液等组件在冲击作用下是否会发生位移、短路等问题，对于保障便携式 3C 电子设备中电池的使用安全具有重要意义。

设备由跌落执行机构、物料输送机构、样品捡取机构、定位识别系统、热成像装置、内阻测量仪、高速摄影系统、清洁清扫机构、安全防护装置等组成，人工将样品放置在物料输送机构，通过机械手抓取样品调整角度姿态（满足棱角面的任意空间姿态）并固定在跌落夹具上，升至设定跌落高度（0.4-2米可设定）后自由下落，跌落完成后，视觉判断姿态并启动机器人捡取样品移送至检测位置进行温度和内阻的检测，如无异常放至原位进行下一轮循环测试，整个测试过程实现无人化执行，全封闭测试。

电池类安全测试面临的问题与挑战

1、测试技术的局限性

尽管当前电池安全测试技术已取得显著进展，但仍存在一定局限性。一方面，部分测试方法难以完全模拟电池在实际使用中的复杂工况。例如，在热安全测试中，虽然热失控测试能模拟电池热失控的极端情况，但实际应用中，电池热失控可能由多种因素协同引发，且热失控过程在不同环境下存在差异，现有测试方法难以全面准确地反映这些复杂情况。另一方面，对于一些新型电池材料和技术，如固态电池、锂硫电池等，现有的测试标准和方法可能并不完全适用，需要进一步研发针对性的测试技术。新型电池材料的特性与传统锂离子电池存在较大差异，其在电气、热、机械等方面的安全性能评估需要全新的测试思路与手段。

2、测试成本与效率的矛盾

电池安全测试通常需要耗费大量的时间、设备和人力成本。以电动汽车动力电池的全面安全测试为例，从电气安全测试到热安全测试再到机械安全测试，整个测试周期可能长达数月，且需要使用高精度、高成本的测试设备，如高精度的量热仪、大型挤压设备等。对于电池生产企业而言，高昂的测试成本不仅增加了产品研发成本，还可能影响产品上市速度。同时，为了提高测试效率而简化测试流程或缩短测试时间，又可能导致测试结果的准确性和可靠性下降。如何在保证测试质量的前提下，优化测试流程、降低测试成本、提高测试效率，是当前电池安全测试行业面临的一大挑战。

3、标准与法规的更新滞后

随着电池技术的快速发展，新的电池产品和应用场景不断涌现，然而现有的电池安全测试标准与法规更新速度相对滞后。例如，近年来，共享电动自行车、电动滑板车等新型短途出行工具迅速普及，这些设备使用的电池在功率特性、使用频率、充电方式等方面与传统 3C 电子设备和电动汽车电池存在差异，但目前针对这类电池的安全测试标准尚不完善。标准与法规的滞后可能导致部分新型电池产品在安全性能方面缺乏有效监管，增加了安全隐患。

电池安全问题不仅关乎使用者的切身利益，更对相关产业的健康发展起着决定性作用。对于 3C 电子行业，一款产品因电池安全问题而召回，可能导致品牌声誉受损，市场份额迅速被竞争对手瓜分；在电动汽车领域，电池安全事故会极大地影响消费者对新能源汽车的信心，阻碍整个行业向可持续交通转型的步伐。因此，开展全面且深入的电池类安全测试研究迫在眉睫。