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跌落测试（电池或电池块和电池系统）检测

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发布时间：2025-07-24 12:00:01 更新时间：2025-07-23 12:00:02

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

跌落测试（电池或电池块和电池系统）检测概述

跌落测试是评估锂离子电池、电池模块乃至整个电池系统在运输、搬运或意外使用过程中承受机械冲击（如自由跌落）后安全性能的核心环境可靠性测试项目。其核心目的在于模拟产品在生命周期中可能遭遇的意外跌落冲击，检验电池或电池系统内部结构的完整性、电气连接的可靠性以及是否存在起火、爆炸、漏液等严重安全风险。该测试对于确保电动汽车、便携式电子设备、储能系统等产品的使用安全至关重要，是国内外强制性安全认证（如UN38.3、IEC 62133、GB 31241、GB 38031等）中的关键项目之一。通过模拟不同高度、不同方向和不同状态（如满电状态）下的跌落场景，跌落测试能够有效暴露电池在设计、材料选择和制造工艺上的潜在缺陷，为产品安全改进提供重要依据。

检测项目

跌落测试的主要检测项目聚焦于评估电池或电池系统在经受规定高度和次数的自由跌落后，其物理结构、电气性能和热稳定性是否发生不可接受的变化或失效。具体项目包括：

1. 结构完整性检查：目视检查外壳是否破裂、变形，电池单体是否有泄漏、冒烟、起火、爆炸现象。检查电极、端子、连接件是否损坏或位移。
2. 电气性能变化：测量跌落前后电池的开路电压（OCV），要求电压降不超过规定阈值（通常为初始电压的10%或特定值）。对于电池系统，还需检查内部通信是否正常。
3. 温度监控：在跌落过程中及跌落后的规定观察期内，持续监测电池表面温度，确保无异常温升或热失控迹象。
4. 绝缘电阻测试：针对电池系统，测试跌落前后其高压部分与外壳/底盘之间的绝缘电阻是否符合安全要求（通常要求>100Ω/V）。
5. 功能与安全验证：对于智能电池系统，验证跌落后的BMS功能、保护电路（如过充、过放、短路保护）是否依然有效。

检测仪器

进行跌落测试需要专门的设备以确保测试的可重复性、准确性和安全性：

1. 跌落试验机：核心设备。需具有可调节的跌落高度（通常范围0~2米或更高）、精确的高度定位装置、平稳释放机构（如电磁释放）以及坚固的冲击平台（通常为光滑平整的刚性钢板或混凝土）。设备应保证样品在释放瞬间无初速度、无旋转。
2. 高速数据采集系统：用于实时记录跌落瞬间及后续观察期内的关键参数，如冲击加速度（G值）、温度变化（需使用热电偶或热像仪精确测量）、电压波动。
3. 高精度温度记录仪与热电偶/红外热像仪：用于多点监测电池表面关键部位的温度变化曲线。
4. 数字万用表/电池测试仪：用于精确测量跌落前后的开路电压、内阻等电气参数。
5. 绝缘电阻测试仪：专用于测量电池系统高压回路对地的绝缘性能。
6. 安全防护设施：包括防爆测试箱、灭火设备（如沙箱、灭火器）、通风系统，以应对测试过程中可能发生的热失控、起火或爆炸，确保操作人员安全。

检测方法

跌落测试的执行通常遵循严格的标准流程：

1. 样品准备：样品（单电池、电池块或电池系统）需在规定的环境温度下（通常为20±5°C）以完全充电状态（如制造商规定的上限充电电压或满电SOC）进行测试。
2. 方向确定：根据标准要求或产品最脆弱方向，确定跌落方位（如三个相互垂直的方向各一次，或六个面各一次）。
3. 高度设定：依据样品质量或适用的具体标准设定跌落高度。常见规则如：质量≤1kg，高度1.0m；1kg<质量≤4kg，高度0.7m；质量>4kg，高度0.5m（具体数值需参照目标标准，如GB 38031-2020 对电动汽车动力电池的要求）。
4. 跌落执行：使用跌落试验机，确保样品按规定方向自由跌落到光滑、坚硬的刚性水平面上。
5. 观察与监测：跌落完成后，将样品转移至安全位置（如防爆箱内），在规定的观察期内（通常至少6小时，标准可能有不同要求）持续监测其外观变化、温度、电压。观察期内禁止对样品进行任何电气加载。
6. 后续检测：观察期结束后，进行详细的外观检查、电压测量、绝缘电阻测试（如适用）及功能验证。
7. 结果判定：综合评估所有检测项目的结果。任何发生起火、爆炸、漏液、开路电压降超标、外壳破裂导致内部暴露等都被视为不合格。

检测标准

跌落测试的执行和判定严格依据国内外相关技术标准进行，主要标准包括：

1. 联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》第38.3节：针对运输安全的强制性测试，要求单体电池和电池组在1.2米高度进行特定方向的跌落测试。
2. IEC 62133 系列：《含碱性或非酸性电解液的二次单体电池和电池组便携式密封二次单体电池及由其制成的电池组的安全要求》，是国际通用的便携式电池安全标准，包含跌落测试要求。
3. GB 31241：《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范》，中国强制性国家标准，对便携式锂电池的跌落测试有详细规定（如跌落高度按重量分级）。
4. GB 38031：《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，中国强制性国家标准，对电动汽车动力电池包或系统的跌落测试（模拟车辆碰撞后的场景）有特定要求（如高度为1米或整车离地高度）。
5. UL 1642：《锂电池标准》，美国安全标准，包含对锂电池单体的跌落测试要求。
6. UL 2054：《家用和商用蓄电池组标准》，美国标准，包含对电池组的跌落测试要求。
7. 企业标准/客户特定要求：部分制造商或客户可能有更严格的自定义跌落测试条件（如更高高度、更多跌落方向或次数）。

这些标准详细规定了测试样品的状态（充电状态）、跌落高度、跌落方向、跌落次数、跌落表面、观察期以及判定合格与否的具体准则，是确保测试结果公正、可比、有效的根本依据。