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跌落測(cè)試（電池或電池塊和電池系統(tǒng)）檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 12:00:01 更新時(shí)間：2025-07-23 12:00:02

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

跌落測(cè)試（電池或電池塊和電池系統(tǒng)）檢測(cè)概述

跌落測(cè)試是評(píng)估鋰離子電池、電池模塊乃至整個(gè)電池系統(tǒng)在運(yùn)輸、搬運(yùn)或意外使用過程中承受機(jī)械沖擊（如自由跌落）后安全性能的核心環(huán)境可靠性測(cè)試項(xiàng)目。其核心目的在于模擬產(chǎn)品在生命周期中可能遭遇的意外跌落沖擊，檢驗(yàn)電池或電池系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性、電氣連接的可靠性以及是否存在起火、爆炸、漏液等嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)。該測(cè)試對(duì)于確保電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)等產(chǎn)品的使用安全至關(guān)重要，是國(guó)內(nèi)外強(qiáng)制性安全認(rèn)證（如UN38.3、IEC 62133、GB 31241、GB 38031等）中的關(guān)鍵項(xiàng)目之一。通過模擬不同高度、不同方向和不同狀態(tài)（如滿電狀態(tài)）下的跌落場(chǎng)景，跌落測(cè)試能夠有效暴露電池在設(shè)計(jì)、材料選擇和制造工藝上的潛在缺陷，為產(chǎn)品安全改進(jìn)提供重要依據(jù)。

檢測(cè)項(xiàng)目

跌落測(cè)試的主要檢測(cè)項(xiàng)目聚焦于評(píng)估電池或電池系統(tǒng)在經(jīng)受規(guī)定高度和次數(shù)的自由跌落后，其物理結(jié)構(gòu)、電氣性能和熱穩(wěn)定性是否發(fā)生不可接受的變化或失效。具體項(xiàng)目包括：

1. 結(jié)構(gòu)完整性檢查：目視檢查外殼是否破裂、變形，電池單體是否有泄漏、冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象。檢查電極、端子、連接件是否損壞或位移。
2. 電氣性能變化：測(cè)量跌落前后電池的開路電壓（OCV），要求電壓降不超過規(guī)定閾值（通常為初始電壓的10%或特定值）。對(duì)于電池系統(tǒng)，還需檢查內(nèi)部通信是否正常。
3. 溫度監(jiān)控：在跌落過程中及跌落后的規(guī)定觀察期內(nèi)，持續(xù)監(jiān)測(cè)電池表面溫度，確保無異常溫升或熱失控跡象。
4. 絕緣電阻測(cè)試：針對(duì)電池系統(tǒng)，測(cè)試跌落前后其高壓部分與外殼/底盤之間的絕緣電阻是否符合安全要求（通常要求>100Ω/V）。
5. 功能與安全驗(yàn)證：對(duì)于智能電池系統(tǒng)，驗(yàn)證跌落后的BMS功能、保護(hù)電路（如過充、過放、短路保護(hù)）是否依然有效。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行跌落測(cè)試需要專門的設(shè)備以確保測(cè)試的可重復(fù)性、準(zhǔn)確性和安全性：

1. 跌落試驗(yàn)機(jī)：核心設(shè)備。需具有可調(diào)節(jié)的跌落高度（通常范圍0~2米或更高）、精確的高度定位裝置、平穩(wěn)釋放機(jī)構(gòu)（如電磁釋放）以及堅(jiān)固的沖擊平臺(tái)（通常為光滑平整的剛性鋼板或混凝土）。設(shè)備應(yīng)保證樣品在釋放瞬間無初速度、無旋轉(zhuǎn)。
2. 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：用于實(shí)時(shí)記錄跌落瞬間及后續(xù)觀察期內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)，如沖擊加速度（G值）、溫度變化（需使用熱電偶或熱像儀精確測(cè)量）、電壓波動(dòng)。
3. 高精度溫度記錄儀與熱電偶/紅外熱像儀：用于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)電池表面關(guān)鍵部位的溫度變化曲線。
4. 數(shù)字萬用表/電池測(cè)試儀：用于精確測(cè)量跌落前后的開路電壓、內(nèi)阻等電氣參數(shù)。
5. 絕緣電阻測(cè)試儀：專用于測(cè)量電池系統(tǒng)高壓回路對(duì)地的絕緣性能。
6. 安全防護(hù)設(shè)施：包括防爆測(cè)試箱、滅火設(shè)備（如沙箱、滅火器）、通風(fēng)系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)測(cè)試過程中可能發(fā)生的熱失控、起火或爆炸，確保操作人員安全。

檢測(cè)方法

跌落測(cè)試的執(zhí)行通常遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)流程：

1. 樣品準(zhǔn)備：樣品（單電池、電池塊或電池系統(tǒng)）需在規(guī)定的環(huán)境溫度下（通常為20±5°C）以完全充電狀態(tài)（如制造商規(guī)定的上限充電電壓或滿電SOC）進(jìn)行測(cè)試。
2. 方向確定：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求或產(chǎn)品最脆弱方向，確定跌落方位（如三個(gè)相互垂直的方向各一次，或六個(gè)面各一次）。
3. 高度設(shè)定：依據(jù)樣品質(zhì)量或適用的具體標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定跌落高度。常見規(guī)則如：質(zhì)量≤1kg，高度1.0m；1kg<質(zhì)量≤4kg，高度0.7m；質(zhì)量>4kg，高度0.5m（具體數(shù)值需參照目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，如GB 38031-2020 對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的要求）。
4. 跌落執(zhí)行：使用跌落試驗(yàn)機(jī)，確保樣品按規(guī)定方向自由跌落到光滑、堅(jiān)硬的剛性水平面上。
5. 觀察與監(jiān)測(cè)：跌落完成后，將樣品轉(zhuǎn)移至安全位置（如防爆箱內(nèi)），在規(guī)定的觀察期內(nèi)（通常至少6小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)可能有不同要求）持續(xù)監(jiān)測(cè)其外觀變化、溫度、電壓。觀察期內(nèi)禁止對(duì)樣品進(jìn)行任何電氣加載。
6. 后續(xù)檢測(cè)：觀察期結(jié)束后，進(jìn)行詳細(xì)的外觀檢查、電壓測(cè)量、絕緣電阻測(cè)試（如適用）及功能驗(yàn)證。
7. 結(jié)果判定：綜合評(píng)估所有檢測(cè)項(xiàng)目的結(jié)果。任何發(fā)生起火、爆炸、漏液、開路電壓降超標(biāo)、外殼破裂導(dǎo)致內(nèi)部暴露等都被視為不合格。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

跌落測(cè)試的執(zhí)行和判定嚴(yán)格依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. 聯(lián)合國(guó)《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(cè)》第38.3節(jié)：針對(duì)運(yùn)輸安全的強(qiáng)制性測(cè)試，要求單體電池和電池組在1.2米高度進(jìn)行特定方向的跌落測(cè)試。
2. IEC 62133 系列：《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單體電池及由其制成的電池組的安全要求》，是國(guó)際通用的便攜式電池安全標(biāo)準(zhǔn)，包含跌落測(cè)試要求。
3. GB 31241：《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全技術(shù)規(guī)范》，中國(guó)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)便攜式鋰電池的跌落測(cè)試有詳細(xì)規(guī)定（如跌落高度按重量分級(jí)）。
4. GB 38031：《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》，中國(guó)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池包或系統(tǒng)的跌落測(cè)試（模擬車輛碰撞后的場(chǎng)景）有特定要求（如高度為1米或整車離地高度）。
5. UL 1642：《鋰電池標(biāo)準(zhǔn)》，美國(guó)安全標(biāo)準(zhǔn)，包含對(duì)鋰電池單體的跌落測(cè)試要求。
6. UL 2054：《家用和商用蓄電池組標(biāo)準(zhǔn)》，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，包含對(duì)電池組的跌落測(cè)試要求。
7. 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/客戶特定要求：部分制造商或客戶可能有更嚴(yán)格的自定義跌落測(cè)試條件（如更高高度、更多跌落方向或次數(shù)）。

這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了測(cè)試樣品的狀態(tài)（充電狀態(tài)）、跌落高度、跌落方向、跌落次數(shù)、跌落表面、觀察期以及判定合格與否的具體準(zhǔn)則，是確保測(cè)試結(jié)果公正、可比、有效的根本依據(jù)。