歐可新能源鋰電池機械沖擊安全測試解決方案

一、方案總則

1.1 方案目的

1.2 適用范圍

1.3 核心依據

• GB 38031-2020/2025 《電動汽車用動力蓄電池安全要求》（重點參考8.2.2機械沖擊試驗條款）

• GB/T 2423.43 《環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Db：振動（混合模式）》

• GB/T 2423.56 《環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Fh：寬帶隨機振動（數字控制）和導則》

• GB/T 31467.3 《電動汽車用動力蓄電池安全要求 第3部分：機械沖擊和擠壓安全試驗》

• IEC 62133-2 《含堿性或其他非酸性電解質的蓄電池和蓄電池組 第2部分：便攜式應用的安全要求》

• 企業(yè)內部產品技術規(guī)范及客戶定制化測試需求

二、測試核心原理與失效分析

2.1 測試核心原理

2.2 常見失效模式及機理

2.2.1 核心失效模式

• 結構失效：電池外殼破裂、變形，電芯錯位、破裂，極耳彎曲、斷裂，模組固定松動，箱體邊角開裂、結構解體等；

• 功能失效：電解液泄漏，電壓驟降/驟升、絕緣電阻不達標，電芯容量衰減，供電中斷，嚴重時引發(fā)起火、爆炸等熱失控現象。

2.2.2 失效機理

• 初始沖擊階段：沖擊能量經外殼快速傳遞，箱體邊角和模組固定點先承受集中應力，剛度不足時會出現局部塑性變形甚至開裂；同時慣性力使電芯與模組反向瞬時運動，撞擊外殼或相鄰模組，導致電芯外殼凹陷、極耳彎曲。

• 能量傳遞階段：緩沖系統(tǒng)吸收部分沖擊能量，若能量超出緩沖極限，會引發(fā)模組移位、破壞電芯連接；極耳與連接片承受劇烈應力，超過屈服強度時會斷裂脫落，中斷電氣連接；劇烈沖擊還可能導致冷卻管道等脆性部件裂紋、泄漏。

• 后續(xù)失效階段：結構破壞引發(fā)電化學失效，電解液泄漏可能觸發(fā)燃燒、爆炸，極耳故障導致輸出異常及熱失控，形成“力學失效-性能衰減”的惡性循環(huán)。

三、測試準備

3.1 測試樣品準備

3.1.1 樣品規(guī)格與數量

• 單體電池：同一型號、同一批次樣品，數量不少于3只，需標注生產批號、生產日期、額定容量、額定電壓等關鍵參數；

• 電池模組：同一型號、同一批次樣品，數量不少于2組，需完整裝配（含電芯、支架、連接線束、保護裝置），確保與量產產品一致；

• 電池包/系統(tǒng)：同一型號、同一批次樣品，數量不少于1臺，需裝配完整（含BMS、冷卻/加熱系統(tǒng)、外殼、連接線束），提供完整的產品說明書及安裝參數，明確車輛安裝方向（x軸：汽車行駛方向，y軸：垂直于行駛方向的水平方向，z軸：垂直方向）。

3.1.2 樣品預處理

• 將測試樣品置于標準環(huán)境（溫度23±2℃，濕度45%~75%RH）中靜置24h，消除環(huán)境因素對測試結果的影響；

• 按照制造商規(guī)定的充電方法，將樣品充電至正常SOC工作范圍的50%及以上（若客戶有特殊要求，可按要求調整SOC狀態(tài)），靜置1h后進行測試，避免充電狀態(tài)對沖擊性能的干擾；

• 測試前檢查樣品外觀，確認無破損、漏液、鼓包、連接線松動等異常，記錄樣品初始狀態(tài)（外觀照片、額定參數、開路電壓、絕緣電阻等）；

• 若樣品為電池包/系統(tǒng)，制造商需提供電壓銳變限值等異常終止條件，保障測試人員及實驗室安全。

3.2 測試設備準備

3.2.1 核心測試設備

• 機械沖擊試驗機：量程0~2000g，沖擊脈沖波形可調節(jié)（重點支持半正弦波），脈沖持續(xù)時間0.1~10ms，臺面尺寸適配大測試樣品，精度±1%，具備沖擊方向精準控制功能（可實現x、y、z三軸及±z方向沖擊）；

• 固定夾具：根據樣品尺寸及安裝方式定制，材質選用高強度鋁合金，表面做防滑、防刮處理，確保樣品在沖擊過程中無松動、無額外應力，夾具設計貼合樣品實際安裝狀態(tài)；

• 數據采集系統(tǒng)：配備加速度傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、位移傳感器，采樣頻率不低于10kHz，可實時采集沖擊加速度、脈沖持續(xù)時間、樣品表面溫度、開路電壓、絕緣電阻、位移形變等數據，支持數據存儲、導出及分析；

• 安全防護裝置：配備防爆測試箱、防火設施、通風系統(tǒng)、應急切斷裝置，防爆測試箱可承受樣品爆炸、燃燒產生的沖擊力及高溫，通風系統(tǒng)及時排出有毒有害氣體（如電解液揮發(fā)氣體），保障測試人員及設備安全；

• 輔助設備：萬用表、絕緣電阻測試儀、電子天平、恒溫恒濕箱、樣品固定工具，確保測試過程順利推進。

3.2.2 設備校準

3.3 測試環(huán)境準備

• 環(huán)境溫度：23±2℃，濕度45%~75%RH，無明顯氣流、振動干擾；

• 測試場地：地面平整、堅固，承重能力不低于沖擊試驗機額定載荷的2倍，周圍無易燃易爆、有毒有害物品，預留足夠的操作空間（不少于1.5m）；

• 安全環(huán)境：配備應急通道、滅火器、急救箱等應急設施，測試區(qū)域設置警示標識，禁止無關人員進入；若測試過程中可能產生有毒氣體，需開啟通風系統(tǒng)，確保室內氣體濃度符合安全標準。

四、詳細測試流程

4.1 測試參數設定

4.1.1 單體/模組電池測試參數

• 沖擊波形：半正弦波（默認），特殊需求可選用方波、三角波；

• 沖擊加速度：50~500g（常規(guī)測試：消費電子類80~150g，動力類150~300g，極限測試300~500g）；

• 脈沖持續(xù)時間：0.5~10ms（常規(guī)測試1~5ms，與沖擊加速度匹配，加速度越大，持續(xù)時間越短）；

• 沖擊方向：x、y、z三軸各沖擊3次，共計9次；若為模組，需結合實際安裝方向，優(yōu)先沖擊受力集中方向；

• 沖擊間隔：相鄰兩次沖擊的間隔時間以兩次沖擊在樣品上造成的響應不發(fā)生相互影響為準，一般不小于5倍沖擊脈沖持續(xù)時間（常規(guī)間隔30~60s）。

4.1.2 電池包/系統(tǒng)測試參數

• 沖擊波形：半正弦沖擊波，波形大、最小容差允許范圍符合標準表5及圖4要求；

• 沖擊方向：±z方向各6次，共計12次（z軸為垂直方向）；

• 沖擊參數：沖擊加速度、脈沖持續(xù)時間按標準表4規(guī)定設定，若樣品為裝載在除M?、N?類以外的車輛上，需按對應參數調整；安裝在車輛頂部的電池包/系統(tǒng)，按制造商提供的不低于標準要求的參數測試；

• 沖擊間隔：同單體/模組測試要求，確保兩次沖擊響應不疊加；

• 異常終止：若測試過程中出現電壓銳變、溫度驟升等超出制造商規(guī)定限值的情況，立即終止測試，記錄異常現象。

4.2 樣品安裝與固定

• 將預處理合格的樣品放置在沖擊試驗機的臺面上，根據樣品實際安裝方式及測試方向，調整樣品位置，確保沖擊方向與樣品實際受力方向一致；

• 使用定制夾具固定樣品，夾具固定點與樣品安裝點一致，固定力度適中，既要防止樣品在沖擊過程中松動、移位，又要避免夾具對樣品造成額外擠壓、變形，影響測試結果；

• 在樣品關鍵部位（如外殼邊角、模組固定點、電芯連接處）粘貼加速度傳感器、溫度傳感器，連接電壓傳感器、絕緣電阻測試儀，確保傳感器與樣品接觸良好，數據采集線路固定牢固，避免沖擊過程中線路脫落、干擾數據；

• 安裝完成后，再次檢查樣品狀態(tài)、夾具固定情況及傳感器連接情況，確認無誤后，關閉防爆測試箱，開啟通風系統(tǒng)及安全防護裝置。

4.3 沖擊測試執(zhí)行

• 啟動沖擊試驗機，按照設定的測試參數（沖擊波形、加速度、脈沖持續(xù)時間、沖擊方向、沖擊次數、間隔時間）啟動測試程序，測試過程中實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)及數據采集情況；

• 每次沖擊完成后，暫停設備，觀察樣品是否有即時異常（如漏液、鼓包、冒煙、起火等），記錄單次沖擊的數據（加速度峰值、脈沖持續(xù)時間、電壓變化、溫度變化等）；若出現異常，立即終止測試，留存現場照片、視頻及數據，啟動應急處理措施；

• 按照設定的沖擊次數及方向，依次完成所有沖擊測試，確保每個方向、每次沖擊的參數穩(wěn)定，數據采集完整；

• 測試過程中，安排專業(yè)人員全程值守，嚴禁擅自開啟防爆測試箱，嚴禁修改測試參數，若設備出現故障，立即停止測試，排查故障后重新進行測試（重新測試需更換新的樣品）。

4.4 試驗后觀察與數據整理

4.4.1 樣品觀察

• 所有沖擊測試完成后，關閉設備，保持通風系統(tǒng)運行30min，待樣品冷卻、有毒氣體排出后，開啟防爆測試箱，取出樣品；

• 對樣品進行全面檢查，記錄外觀狀態(tài)（是否有破損、變形、漏液、鼓包、冒煙、燃燒痕跡等），對比測試前后的樣品狀態(tài)，拍攝外觀照片、視頻留存；

• 在試驗環(huán)境溫度下，對樣品進行2h靜置觀察，期間每30min記錄一次樣品的溫度、開路電壓、絕緣電阻，觀察是否有延遲性異常（如延遲漏液、鼓包、起火等）；

• 觀察結束后，拆解樣品（單體/模組，電池包/系統(tǒng)可根據需求選擇性拆解），檢查內部結構（電芯是否破裂、錯位，極耳是否彎曲、斷裂，連接線束是否松動、破損，模組固定是否完好等），記錄內部失效情況。

4.4.2 數據整理與分析

• 導出數據采集系統(tǒng)中的所有測試數據（沖擊加速度、脈沖持續(xù)時間、溫度變化、電壓變化、絕緣電阻、位移形變等），整理成規(guī)范的數據集，標注測試時間、樣品編號、測試參數；

• 對測試數據進行分析，驗證沖擊參數是否符合設定要求，分析樣品在沖擊過程中的性能變化規(guī)律（如電壓是否穩(wěn)定、溫度是否異常升高、絕緣電阻是否達標、加速度峰值是否超出樣品承受極限等）；

• 結合樣品外觀觀察及內部檢查結果，分析樣品的失效模式、失效位置及失效原因，判斷樣品是否滿足安全要求，若存在失效，明確失效與沖擊載荷的關聯關系，提出針對性改進建議；

• 整理所有測試記錄、照片、視頻、數據及分析結果，形成完整的測試原始記錄，確保記錄可追溯、可核查。

五、測試判定標準

5.1 異常終止判定（測試過程中）

• 樣品出現起火、爆炸現象；

• 樣品出現明顯漏液（電解液泄漏）；

• 電池包/系統(tǒng)出現電壓銳變，超出制造商規(guī)定的限值；

• 樣品溫度驟升（10min內溫度升高超過20℃），且無法控制；

• 樣品結構嚴重破損、解體，無法繼續(xù)完成測試。

5.2 最終判定標準（測試完成后）

5.2.1 合格判定

• 外觀：無破損、無變形（允許輕微劃痕，不影響結構完整性）、無漏液、無鼓包、無冒煙、無燃燒痕跡；

• 電氣性能：開路電壓無明顯變化（變化量≤5%），絕緣電阻達標（直流電路≥100Ω/V，交流電路≥500Ω/V），無短路、無供電中斷現象；

• 結構完整性：內部電芯無破裂、無錯位，極耳無彎曲、無斷裂，連接線束、模組固定牢固，無松動、破損；

• 靜置觀察：2h靜置觀察期間，無延遲性漏液、鼓包、起火、爆炸等異常，溫度、電壓、絕緣電阻保持穩(wěn)定。

5.2.2 不合格判定

• 測試過程中觸發(fā)異常終止條件；

• 外觀出現破損、變形（影響結構完整性）、漏液、鼓包、冒煙、燃燒痕跡等任意一種異常；

• 電氣性能不達標：開路電壓變化量＞5%，絕緣電阻低于規(guī)定限值，出現短路、供電中斷現象；

• 結構完整性受損：內部電芯破裂、錯位，極耳彎曲、斷裂，連接線束松動、破損，模組固定失效；

• 靜置觀察期間，出現延遲性漏液、鼓包、起火、爆炸等異常，溫度、電壓、絕緣電阻出現明顯異常波動。

六、安全管控措施

6.1 人員安全管控

• 測試人員需經專業(yè)培訓合格后上崗，熟悉測試設備操作、測試流程、安全注意事項及應急處理方法，嚴禁無證操作；

• 測試過程中，測試人員需穿戴個人防護裝備（護服、防護手套、防護眼鏡、防毒面具），嚴禁近距離觀察防爆測試箱內部，嚴禁擅自開啟測試區(qū)域警示標識；

• 測試現場需至少安排2名專業(yè)人員值守，相互監(jiān)護，嚴禁單人操作，值守期間不得擅自離崗、脫崗；

• 定期對測試人員進行安全培訓及應急演練，提升人員安全意識及應急處置能力，演練內容包括火災、電解液泄漏、爆炸等突發(fā)情況的處置。

6.2 設備安全管控

• 測試設備需定期進行維護、保養(yǎng)及校準，每月檢查設備運行狀態(tài)、安全防護裝置有效性，每季度進行全面維護，每年進行計量校準，留存維護、校準記錄，嚴禁設備帶故障運行；

• 沖擊試驗機、防爆測試箱、通風系統(tǒng)等核心設備，需設置應急切斷按鈕，按鈕位置便于操作，確保突發(fā)情況時可快速切斷設備電源；

• 數據采集系統(tǒng)需定期備份數據，防止數據丟失，設備線路需定期檢查，避免線路老化、短路，引發(fā)設備故障及安全事故；

• 測試結束后，關閉設備電源、通風系統(tǒng)，清理測試場地，整理設備及工具，確保設備處于良好待機狀態(tài)。

6.3 樣品及環(huán)境安全管控

• 測試樣品需單獨存放，遠離易燃易爆、有毒有害物品，存放環(huán)境通風、干燥，避免陽光直射、高溫、潮濕，防止樣品自行發(fā)生漏液、起火等異常；

• 測試過程中產生的廢棄物（如破損樣品、電解液、廢棄傳感器等），需分類收集，交由專業(yè)機構進行無害化處理，嚴禁隨意丟棄，防止污染環(huán)境及引發(fā)安全隱患；

• 測試場地需配備足夠的應急設施（滅火器、急救箱、吸附棉、沙土等），滅火器需定期檢查，確保有效，急救箱需配備齊全急救藥品及工具；

• 若發(fā)生電解液泄漏，立即開啟通風系統(tǒng)，使用吸附棉、沙土覆蓋泄漏物，嚴禁用水沖洗，測試人員穿戴好防護裝備后進行清理；若發(fā)生火災，立即切斷電源，使用干粉滅火器滅火，嚴禁使用水滅火，同時打應急電話。

七、測試報告編制

7.1 報告編制要求

7.2 報告核心內容

• 報告封面：注明報告名稱、測試單位、測試日期、樣品名稱、樣品型號、生產批號、測試類型（研發(fā)測試/抽檢/出廠檢驗/第三方檢測）、報告編號；

• 報告摘要：簡要介紹測試目的、測試樣品、測試依據、測試參數、測試結果及判定結論，核心信息一目了然；

• 測試概述：詳細說明測試目的、適用范圍、測試依據、測試樣品規(guī)格及數量、測試環(huán)境條件；

• 測試準備：描述測試樣品預處理過程、測試設備清單及校準情況、夾具準備情況；

• 測試流程：詳細記錄測試參數設定、樣品安裝與固定、沖擊測試執(zhí)行、試驗后觀察與數據整理的全過程，附相關照片、視頻說明；

• 測試數據與分析：呈現完整的測試數據（表格形式），對數據進行詳細分析，結合樣品狀態(tài)，分析失效模式及原因（若有）；

• 測試判定：依據判定標準，明確測試結果（合格/不合格），說明判定依據，若不合格，列出不合格項及具體情況；

• 改進建議（可選）：針對測試過程中發(fā)現的問題及失效情況，結合鋰電池結構設計、材料性能等，提出針對性的改進建議（如優(yōu)化箱體結構、提升緩沖性能、加強模組固定等）；

• 附件：包括測試原始記錄、設備校準報告、樣品外觀照片及視頻、測試人員簽字表、測試單位蓋章頁等，確保報告可追溯。

7.3 報告審核與發(fā)放

• 測試報告編制完成后，由專業(yè)審核人員進行審核，審核內容包括數據真實性、流程合規(guī)性、判定準確性、報告規(guī)范性等，審核合格后，由審批人員審批；

• 審批合格的測試報告，加蓋測試單位公章，發(fā)放給客戶（或相關部門），留存報告副本及所有原始記錄，存檔期限不少于3年，確保可追溯；

• 若客戶對測試報告有異議，及時溝通核實，根據核實情況，補充測試或修改報告，重新審核發(fā)放。

八、方案優(yōu)化與持續(xù)改進

8.1 方案優(yōu)化

8.2 測試能力提升

• 定期引進進的測試設備及技術，提升測試精度、效率及安全性，拓展測試范圍（如極限沖擊測試、定制化沖擊場景模擬）；

• 加強測試人員專業(yè)培訓，組織人員學習行業(yè)新標準、新技術、新設備操作，提升人員的測試能力及數據分析能力；

• 開展技術研發(fā)及試驗研究，針對鋰電池機械沖擊失效機理，優(yōu)化測試方法及參數，提升測試的科學性及針對性，為客戶提供更優(yōu)質的測試服務及技術支持。

8.3 質量管控持續(xù)改進

九、附則

• 本方案由測試單位技術部門負責解釋、修訂，自發(fā)布之日起執(zhí)行；

• 測試過程中，若遇到特殊情況（如樣品特殊、標準更新、設備故障等），由測試單位與客戶（或相關部門）溝通協商，調整測試流程及參數，留存溝通記錄；

• 本方案未盡事宜，嚴格遵循國家及行業(yè)相關標準、規(guī)范執(zhí)行；

• 測試單位需嚴格遵守本方案要求，規(guī)范開展測試工作，確保測試過程安全、合規(guī)，測試結果真實、有效。