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跌落(電池組)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-16 15:29:27 更新時(shí)間：2025-07-15 15:29:27

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

跌落(電池組)檢測(cè)：確保電池安全運(yùn)輸與使用的關(guān)鍵測(cè)試

跌落測(cè)試（Drop Test）是針對(duì)電池組（尤其是鋰離子電池組）最重要的機(jī)械安全可靠性測(cè)試項(xiàng)目之一。它旨在模擬電池在運(yùn)輸、搬運(yùn)、安裝或最終使用過(guò)程中可能發(fā)生的意外跌落沖擊，評(píng)估電池組在此類(lèi)嚴(yán)苛機(jī)械應(yīng)力下的結(jié)構(gòu)完整性、電氣安全性和潛在的失效風(fēng)險(xiǎn)（如短路、泄漏、冒煙、起火甚至爆炸）。該測(cè)試對(duì)于保障消費(fèi)者安全、符合全球運(yùn)輸法規(guī)（如UN 38.3, IATA DGR, IMDG Code）以及滿(mǎn)足各類(lèi)產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL, IEC, GB）至關(guān)重要。

檢測(cè)項(xiàng)目核心內(nèi)容

跌落測(cè)試主要考察電池組在經(jīng)受規(guī)定高度和姿態(tài)的自由跌落后，是否出現(xiàn)以下情況：

1. 結(jié)構(gòu)完整性： 外殼是否破裂、變形、分離，內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如電芯、連接件、PCB）是否移位、損傷。
2. 電氣安全： * 電壓變化： 跌落前后電壓是否異常波動(dòng)或降至零（可能指示內(nèi)部斷路或短路）。 * 短路/絕緣失效： 跌落是否導(dǎo)致電池正負(fù)極之間、電池與外殼之間發(fā)生意外導(dǎo)通（短路），或絕緣電阻是否大幅下降。測(cè)試后需進(jìn)行耐壓測(cè)試驗(yàn)證。 * 功能異常： 電池是否仍能正常充電、放電，保護(hù)電路是否有效動(dòng)作。 3. 泄漏： 是否有電解液或其他內(nèi)部物質(zhì)泄漏（目視檢查或使用化學(xué)試紙）。 4. 熱失控跡象： 是否發(fā)生冒煙、起火、爆炸或溫度急劇升高（通常要求測(cè)試后監(jiān)控一段時(shí)間）。 5. 其他失效模式： 如泄氣閥開(kāi)啟、安全閥破裂、內(nèi)部壓力異常等。

核心檢測(cè)儀器

進(jìn)行跌落測(cè)試需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備以確保測(cè)試的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性：

1. 跌落試驗(yàn)機(jī)/跌落測(cè)試臺(tái)： * 功能： 提供精確、可控的高度釋放，確保試樣自由落體跌落至規(guī)定沖擊表面。 * 關(guān)鍵特性： * 高度調(diào)節(jié)范圍：通常覆蓋0.5米至2米或更高（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求）。 * 釋放機(jī)構(gòu)：確保試樣能瞬間、無(wú)初速、無(wú)旋轉(zhuǎn)地自由跌落（至關(guān)重要）。 * 試驗(yàn)平臺(tái)/沖擊表面：需堅(jiān)硬、平整、光滑（通常為混凝土、鋼板或大理石板），符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（如ISO要求最小質(zhì)量大于50kg，最小厚度50mm）。 * 試樣固定裝置：能精確控制試樣的初始跌落姿態(tài)（角、棱、面）。 * 類(lèi)型： 手動(dòng)釋放式、電磁釋放式（更精確）、氣動(dòng)釋放式等。 2. 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)： * 高速攝像機(jī)： (強(qiáng)烈推薦) 記錄跌落瞬間及后續(xù)過(guò)程的影像，用于分析撞擊點(diǎn)、變形過(guò)程和潛在失效點(diǎn)。 * 溫度記錄儀/熱像儀： 監(jiān)測(cè)跌落過(guò)程中和跌落后的電池表面溫度變化。 * 電壓/電流監(jiān)控設(shè)備： 實(shí)時(shí)記錄跌落前后的電壓、電流變化（尤其是瞬間短路電流）。 * 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 同步記錄加速度（若安裝傳感器）、電壓、電流、溫度等信號(hào)。 3. 安全防護(hù)設(shè)備： * 防爆測(cè)試箱/圍欄：將跌落過(guò)程限制在安全空間內(nèi)，防止起火爆炸造成次生危害。 * 滅火設(shè)備：如沙桶、CO2滅火器等，隨時(shí)待命。 * 抽風(fēng)系統(tǒng)：及時(shí)排除煙霧或有毒氣體。 4. 輔助測(cè)量工具： * 絕緣電阻測(cè)試儀 * 耐壓測(cè)試儀 * 檢漏液/化學(xué)試紙 * 卡尺/量具 (測(cè)量變形)

主要檢測(cè)方法

跌落測(cè)試的方法嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，核心步驟通常包括：

1. 樣品預(yù)處理： * 樣品通常置于常溫（20±5°C）下穩(wěn)定。 * 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，可能需要在充滿(mǎn)電或部分荷電狀態(tài)（SOC）下測(cè)試（通常要求100% SOC進(jìn)行最嚴(yán)苛測(cè)試）。 2. 確定測(cè)試參數(shù)： * 跌落高度： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類(lèi)型（裸電芯/電池包/帶包裝成品）、應(yīng)用場(chǎng)景（消費(fèi)電子/動(dòng)力電池/儲(chǔ)能）確定。常見(jiàn)高度有1.0m, 1.2m, 1.5m, 1.8m等。如UN 38.3要求對(duì)于大型電池/電池組（>12kg）需進(jìn)行1.2m角跌落和1.0m面/棱跌落；IEC 62133通常要求1m高度。 * 跌落姿態(tài)： 通常要求對(duì)樣品的三個(gè)相互垂直的面（或棱、角）各進(jìn)行一次跌落。姿態(tài)選擇取決于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和電池最脆弱點(diǎn)分析。角跌落通常被認(rèn)為是最嚴(yán)苛的（應(yīng)力集中）。 * 跌落次數(shù)： 每個(gè)指定姿態(tài)跌落一次。有些標(biāo)準(zhǔn)要求連續(xù)跌落到失效或達(dá)到規(guī)定次數(shù)（較少見(jiàn)）。 * 沖擊表面： 硬質(zhì)平面（鋼板、混凝土板）。 3. 測(cè)試執(zhí)行： * 使用跌落試驗(yàn)機(jī)，將電池按預(yù)定姿態(tài)（角、棱、面）精確固定在釋放裝置上。 * 將試樣提升至規(guī)定高度。 * 確保測(cè)試環(huán)境安全（防護(hù)措施到位）。 * 啟動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)，使試樣自由跌落。 * 使用高速攝像機(jī)等設(shè)備記錄過(guò)程。 4. 跌落后檢查與監(jiān)控： * 目視檢查： 立即觀察是否有泄漏、冒煙、起火、爆炸、嚴(yán)重變形。 * 監(jiān)控： 測(cè)試后至少監(jiān)控6小時(shí)（標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)定義，如1-6小時(shí)不等），觀察是否出現(xiàn)延遲失效（如熱失控）。 * 電氣測(cè)試： 在監(jiān)控期結(jié)束后（或確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)后），測(cè)量電壓、絕緣電阻，進(jìn)行耐壓測(cè)試（如果標(biāo)準(zhǔn)要求）。 * 功能檢查： 確認(rèn)電池是否仍能正常工作（充放電）。 * 詳細(xì)檢查： 對(duì)結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行記錄。 5. 判定： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接受準(zhǔn)則（如無(wú)起火、無(wú)爆炸、無(wú)泄漏、電壓保持、絕緣合格、功能正常）判定測(cè)試是否通過(guò)。

核心檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

跌落測(cè)試的詳細(xì)要求和方法主要依據(jù)以下國(guó)際、國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（具體適用標(biāo)準(zhǔn)取決于產(chǎn)品類(lèi)型、市場(chǎng)區(qū)域和應(yīng)用領(lǐng)域）：

1. 運(yùn)輸安全標(biāo)準(zhǔn)： * UN/DOT 38.3： 《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》第38.3節(jié) - 針對(duì)鋰電池運(yùn)輸前的強(qiáng)制性測(cè)試要求，其中T4項(xiàng)為跌落測(cè)試（高度要求與包裝件重量相關(guān)）。這是全球鋰電池運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)法規(guī)。 * IATA DGR： 國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)《危險(xiǎn)品規(guī)則》 - 引用并實(shí)施UN 38.3。 * IMDG Code： 國(guó)際海事組織《國(guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》 - 引用并實(shí)施UN 38.3。 2. 產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)： * IEC 62133-1 / IEC 62133-2： 《含堿性或非酸性電解液的二次單體電池和電池組便攜式密封二次電池及由其組成的便攜式電池組的安全要求》 - 針對(duì)便攜式設(shè)備用電池的國(guó)際通用安全標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了1.0m面跌落要求。 * UL 1642： 《鋰電池標(biāo)準(zhǔn)》 - 北美地區(qū)廣泛認(rèn)可的鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了1.0m面跌落要求。 * UL 2054： 《家用和商用蓄電池組》 - 針對(duì)電池包的安全標(biāo)準(zhǔn)，跌落要求可能更復(fù)雜（如高度1.0m，6面3棱1角）。 * GB 31241： 《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》 - 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（強(qiáng)制性），跌落要求（1.0m高度、6面3棱1角）比IEC 62133更嚴(yán)苛。 * GB 38031： 《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》 -