新能源汽车动力电池常见的一些安全性能试验及其试验目的与方法

随着新能源汽车产业的高速发展，动力电池作为整车能量核心，其安全性能验证已成为研发与量产前的关键环节。为了确保电池在各种极端环境和复杂使用条件下依然安全、可靠，必须通过一系列安全性能试验进行验证。

本文以最新版国家标准 GB 38031—2025《电动汽车用动力电池安全要求》 为依据，系统整理出动力电池常见的一些安全性能试验及其试验目的与方法。

一、外部短路试验

• 试验对象： 电池单体

• 试验目的： 模拟电池在外部导线短接情况下的热反应和保护能力，验证其安全防护设计能否防止起火或爆炸。

• 试验方法：将试验对象正负极端子经外部短路 10 min，外部线路电阻应小于 5 mΩ。试验结束后，在环境温度下观察 1 h。

二、加热试验

• 试验对象： 电池单体

• 试验目的： 模拟电池在外部热源作用下的热稳定性，验证其热失控风险。

• 试验方法：将电池置入温度箱中，以 5 ℃/min 速率升温。对于镍氢电池单体：升至 85 ℃并保持 2 h;对于其他类型电池：升至 130 ℃并保持 30 min。停止加热后在环境温度下观察 1 h。

三、温度循环试验

• 试验对象： 电池单体

• 试验目的： 模拟昼夜温差或不同季节温度变化对电池密封性、结构和性能的影响。

• 试验方法：放入温度箱，按标准规定温度曲线循环 5 次。试验后在环境温度下观察 1h。

四、挤压试验(单体)

• 试验对象： 电池单体

• 试验目的： 模拟车辆碰撞或挤压情况下，电芯受压后的机械变形和热失控风险。

• 试验方法：以半径 75 mm 的半圆柱体垂直挤压，速度不大于 2 mm/s。当电压降至 0V、变形量达 15%、挤压力达 100 kN 或 1000 倍样品质量时停止，保持 10 min。试验后在环境温度下观察 1 h。

五、振动试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟车辆在行驶过程中受到的振动应力，验证电池系统的机械连接可靠性和内部结构稳固性。

• 试验方法：依据安装位置，按 GB/T 2423.43 与 GB/T 2423.56 进行随机与定频振动测试。不同车辆类型设置不同 RMS 加速度值(如 0.5g～0.73g)，试验后在环境温度下观察 2 h。

六、机械冲击试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟车辆碰撞、跌落或紧急制动带来的瞬时冲击，验证电池结构强度及连接可靠性。

• 试验方法：对电池施加半正弦冲击波 ±z 方向各 6 次(共 12 次)，间隔时间不少于 5 倍脉冲持续时间。试验后观察 2 h。

七、模拟碰撞试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟整车碰撞对电池系统造成的加速度冲击，验证其抗冲击性与结构保护设计。

• 试验方法：将电池系统安装于带支架的台车上，按 GB/T 2423.43 施加水平脉冲。完成后在环境温度下观察 2 h。

八、挤压试验(系统级)

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟电池系统在碰撞中被挤压时的防护强度及热安全性能。

• 试验方法：采用半径 75 mm 的半圆柱或 600×600 mm 挤压板，以不大于 2 mm/s 的速度施压，挤压力达 100 kN 或变形量达 30% 时停止，保持 10 min。

九、湿热循环试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟电池在高温高湿环境下的密封性、电气绝缘性能及长期耐久性。

• 试验方法：按 GB/T 2423.4 进行试验 Db，最高温度 60 ℃，循环 5 次，完成后观察 2 h。

十、浸水试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 检验电池系统在涉水或雨淋情况下的防水性能及安全防护等级。

• 试验方法：采用以下两种之一：a) 置于 3.5% 氯化钠溶液中 2 h;b) 参照 GB/T 4208-2017 的 IPX7 方法浸水 30 min。试验后取出静置 2 h 观察。

十一、外部火烧试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟电池遭遇外部火源时的燃烧行为和防护能力。

• 试验方法：在无风条件下，用盛汽油的平盘点火加热，保持规定燃烧距离和时间，直至燃烧结束后观察电池状态。

十二、热扩散试验

• 试验对象： 电池包或系统或整车

• 试验目的： 验证当单体电芯发生热失控时，热扩散在系统内的传播控制能力。

• 试验方法：可采用针刺、外部加热或内部加热方式触发热失控，观察相邻电芯是否连锁失控及整体温升情况。

十三、温度冲击试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟电池系统经历极端冷热交替时的密封与结构稳定性。

• 试验方法：在 -40℃～60℃ 区间交替变化，转换时间不超过 30 min，在各极端温度保持 8 h，循环 5 次。完成后观察 2 h。

十四、盐雾试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟沿海或冬季道路盐雾腐蚀环境，验证外壳防腐蚀性能及电连接可靠性。

• 试验方法：在 35 ℃ 条件下喷雾 8 h、静置 16 h 为一循环，共 6 次循环。第 4～5 小时之间进行低压上电监控。

十五、高海拔试验

• 试验对象： 电池包或系统

• 试验目的： 模拟电池在低气压(高海拔)环境下的密封性、电性能及散热稳定性。

• 试验方法：在 61.2 kPa(约 4000 m 海拔)气压下静置 5 h，再以不小于 1/3 的额定电流放电，完成后观察 2 h。

十六、底部撞击试验

• 试验对象： 安装在车辆底部的电池包或系统(或整车)

• 试验目的： 验证电池底部结构在遭受路面异物冲击时的防护性能与安全性。

• 试验方法：使用直径 30 mm、质量 10 kg 的半球形撞击头，以 150 ±3 J 能量撞击制造商提供的 3 个底部风险点。完成后在环境温度下观察 2 h。

动力电池的安全性验证贯穿于研发、生产和整车集成全过程。这些试验涵盖了动力电池在多种极端条件下的安全性评估，包括短路、振动、挤压、机械冲击、高温、湿热、底部撞击、低气压、温度循环等。每一项试验都是保障新能源汽车安全运行的关键防线。