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跌落(電池組）檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-16 16:00:47 更新時(shí)間：2025-07-15 16:00:47

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

電池組跌落檢測：保障安全與可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

電池組作為各種便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)工具、電動(dòng)車輛以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心動(dòng)力源，其安全性至關(guān)重要。在日常運(yùn)輸、裝卸或?qū)嶋H使用過程中，意外跌落是難以完全避免的風(fēng)險(xiǎn)事件。這種沖擊可能導(dǎo)致電池組外殼破裂、內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞、電芯變形或移位、隔膜刺穿、甚至引發(fā)短路、漏液、過熱、起火或爆炸等嚴(yán)重安全事故。因此，跌落測試是評估電池組機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)完整性及安全性能的一項(xiàng)極其關(guān)鍵的強(qiáng)制性檢測項(xiàng)目。通過模擬真實(shí)的跌落場景，該測試旨在驗(yàn)證電池組在遭受意外沖擊時(shí)的耐受能力，識別潛在的設(shè)計(jì)缺陷或制造薄弱環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品符合國內(nèi)外嚴(yán)格的安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，最大程度地保障用戶生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)品牌聲譽(yù)。

檢測項(xiàng)目

跌落檢測的核心目標(biāo)是評估電池組在指定高度自由跌落到規(guī)定表面后的狀態(tài)和性能變化。具體項(xiàng)目通常包括：

1. 跌落方向： 按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行多個(gè)方向的跌落，通常包括三個(gè)相互垂直的面（如底面、側(cè)面、端面）、三個(gè)相互垂直的棱邊（由相鄰面相交形成的邊線）以及一個(gè)角（由三個(gè)面相交形成的角點(diǎn)）。
2. 電池狀態(tài)： 測試通常在電池組的兩種狀態(tài)下進(jìn)行：完全充電狀態(tài)（測試其最高能量狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)）和放電終止?fàn)顟B(tài)（測試其結(jié)構(gòu)完整性）。
3. 觀察與測量： 跌落后的檢查項(xiàng)目主要有：外觀檢查（殼體是否破裂、變形、漏液）、電壓測量（是否有突然變化或歸零）、溫度監(jiān)測（是否異常發(fā)熱）、絕緣電阻測試（是否發(fā)生短路）、以及必要時(shí)進(jìn)行的內(nèi)部拆解檢查（電芯、連接件、保護(hù)電路等是否受損）。
4. 失效判定： 基于標(biāo)準(zhǔn)要求，判斷是否發(fā)生起火、爆炸、漏液超過規(guī)定量、或電壓損失超過特定閾值等安全失效。

檢測儀器

進(jìn)行跌落測試需要專門的設(shè)備以保證測試的一致性和可重復(fù)性：

1. 跌落試驗(yàn)機(jī)： 這是核心設(shè)備。它通常配備一個(gè)可調(diào)節(jié)高度的升降平臺(tái)（或電磁/氣動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)），一個(gè)用于夾持或放置樣品的釋放裝置（確保樣品能自由落下，初始速度為零），以及一個(gè)堅(jiān)固平整的水平?jīng)_擊面板（通常為鋼質(zhì)，表面光滑無變形）。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能精確控制跌落高度并保證釋放瞬間樣品無旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)。
2. 高速攝像機(jī)： 用于捕捉跌落瞬間及撞擊后的電池狀態(tài)（如是否起火、爆炸），提供關(guān)鍵的視覺證據(jù)。
3. 溫度記錄儀/熱電偶： 實(shí)時(shí)監(jiān)測電池組跌落過程中及跌落后的表面或關(guān)鍵部位溫度變化。
4. 電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 實(shí)時(shí)監(jiān)測跌落前后及跌落過程中電池組端電壓的變化。
5. 絕緣電阻測試儀/萬用表： 用于跌落后的電氣安全性能測試。

檢測方法

跌落檢測需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的步驟進(jìn)行：

1. 預(yù)處理： 將樣品（電池組）按標(biāo)準(zhǔn)要求充滿電或放完電，并在規(guī)定的環(huán)境溫度下（如室溫23±5°C）穩(wěn)定足夠時(shí)間。
2. 初始檢查： 記錄樣品的初始狀態(tài)（外觀、電壓、溫度、重量等）。
3. 固定樣品： 將被測電池組按規(guī)定的跌落方向（面、棱、角）牢固地安裝在跌落試驗(yàn)機(jī)的釋放裝置上，確保釋放時(shí)能自由下落且初始姿態(tài)符合要求。
4. 設(shè)置高度： 將跌落試驗(yàn)平臺(tái)的釋放點(diǎn)調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高度（如1.0米、1.2米、1.5米等）。
5. 執(zhí)行跌落： 啟動(dòng)釋放裝置，使電池組自由跌落到水平?jīng)_擊臺(tái)面上。每個(gè)指定方向（面、棱、角）通常只進(jìn)行一次跌落。
6. 觀察與監(jiān)測： 在跌落過程中及跌落后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)（通常至少6小時(shí)），使用高速攝像機(jī)、溫度記錄儀、電壓采集系統(tǒng)等持續(xù)觀察和記錄樣品的狀態(tài)（是否起火、爆炸、冒煙）、溫度變化、電壓變化。
7. 后續(xù)檢查： 規(guī)定觀察期結(jié)束后，檢查樣品外觀（破損、漏液）、測量電壓、測試絕緣電阻（若適用）、必要時(shí)進(jìn)行拆解檢查內(nèi)部損傷情況。
8. 判定結(jié)果： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的失效判據(jù)，判定該次跌落是否通過。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

電池組跌落測試遵循多項(xiàng)國際、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)及其要求包括：

1. 國際電工委員會(huì)：
* IEC 62133-1/-2: 針對便攜式密封二次電池及電池組的安全要求。規(guī)定不同質(zhì)量等級的電池組對應(yīng)的跌落高度（如<10kg的通常為1.0米），要求在不同方向跌落后不起火、不爆炸、不漏液。
* IEC 62619: 工業(yè)用含堿性或非酸性電解液的二次電池和電池組的安全要求。對大型電池組（>30kg）的跌落測試有具體規(guī)定。
2. 國家標(biāo)準(zhǔn)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：
* GB 31241: 中國強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》。明確規(guī)定了不同質(zhì)量（<1kg, 1-2kg, 2-4kg, 4-10kg）電池組的跌落高度（1.0米，0.8米，0.5米）及每個(gè)方向（6個(gè)面）的跌落要求（滿電態(tài)），要求不起火、不爆炸、不漏液（漏液不超過標(biāo)準(zhǔn)允許量）。
* GB/T 31467.3 (GB 38031): 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分：安全性要求（國標(biāo)與強(qiáng)標(biāo)結(jié)合）。對電池包/系統(tǒng)級別的跌落測試（如模擬裝卸過程的高度）有規(guī)定（如新國標(biāo)GB 38031中取消了單體模塊跌落，但包/系統(tǒng)級安全要求仍然嚴(yán)格）。
* UN 38.3: 《聯(lián)合國關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》第38.3節(jié)。針對鋰電池運(yùn)輸安全，要求小電池（<20g）從1.2米高度跌落，大電池（>12kg）從0.8米高度跌落，每個(gè)樣品在不同方向（面、棱、角）進(jìn)行多次跌落（總共最多18次），要求不起火、不爆炸、不漏液、不拆解、不短路、電壓降不超過一定百分比。
3. 其他重要標(biāo)準(zhǔn)：
* UL 2054: 家用和商用蓄電池組安全標(biāo)準(zhǔn)，包含跌落測試要求。
* IEEE 1625/1725： 針對便攜式計(jì)算設(shè)備/手機(jī)用電池組的標(biāo)準(zhǔn)，也包含機(jī)械沖擊/跌落要求。
* 各大汽車廠商、電子產(chǎn)品廠商的內(nèi)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，往往比公開標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)苛。

核心測試條件（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同）： 跌落高度（與電池組質(zhì)量相關(guān)）、沖擊臺(tái)面材質(zhì)（通常為光滑鋼質(zhì)）、環(huán)境溫度（通常室溫，UN 38.3有高溫測試）、跌落方向（面、棱、角）、電池狀態(tài)（滿電/放空）、觀察時(shí)間（跌落后的監(jiān)測時(shí)長）。