解讀GB 38031-2020：動(dòng)力電池包擠壓及針刺安全性可靠性測試

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，動(dòng)力電池包作為核心能量供給單元，其安全性能直接關(guān)乎駕乘人員生命財(cái)產(chǎn)安全，是產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心底線。擠壓與針刺測試是評(píng)估動(dòng)力電池包機(jī)械安全性能的關(guān)鍵手段：擠壓測試模擬車輛碰撞、側(cè)翻等場景下電池包遭受外力擠壓的極端工況，針刺測試則模擬電池包被尖銳異物穿刺引發(fā)內(nèi)部短路的風(fēng)險(xiǎn)場景。GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》作為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)動(dòng)力電池包擠壓及針刺安全性可靠性測試做出了嚴(yán)謹(jǐn)、統(tǒng)一的規(guī)范，為行業(yè)安全管控、產(chǎn)品研發(fā)及市場監(jiān)管提供了權(quán)威技術(shù)依據(jù)。

一、標(biāo)準(zhǔn)背景與核心定位

GB 38031-2020全面替代GB/T 31485-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》及GB/T 31467.3-2015相關(guān)部分。該標(biāo)準(zhǔn)作為我國電動(dòng)汽車領(lǐng)域首批強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)之一，緊密對(duì)接聯(lián)合國GTR No.20電動(dòng)汽車安全法規(guī)，部分技術(shù)要求更嚴(yán)于國際標(biāo)準(zhǔn)，充分結(jié)合我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際與道路行駛環(huán)境特點(diǎn)制定。

在標(biāo)準(zhǔn)核心框架中，擠壓及針刺安全性可靠性測試隸屬于機(jī)械安全要求范疇，核心目標(biāo)是通過模擬真實(shí)危險(xiǎn)工況，驗(yàn)證動(dòng)力電池包在機(jī)械損傷情況下的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，確保其不會(huì)因擠壓變形、異物穿刺引發(fā)熱失控、起火、爆炸等惡性安全事故；同時(shí)強(qiáng)化熱擴(kuò)散管控要求，為駕乘人員預(yù)留充足的安全逃生時(shí)間，從技術(shù)層面筑牢動(dòng)力電池包安全防線。

二、擠壓測試：外力沖擊下的結(jié)構(gòu)與安全穩(wěn)定性驗(yàn)證

擠壓測試聚焦于模擬車輛碰撞、追尾、側(cè)翻等場景中，動(dòng)力電池包受到外部擠壓時(shí)的安全表現(xiàn)。GB 38031-2020對(duì)擠壓測試的試驗(yàn)對(duì)象、設(shè)備參數(shù)、流程及判定標(biāo)準(zhǔn)均做出了明確且嚴(yán)格的規(guī)定，確保測試結(jié)果能夠真實(shí)反映實(shí)際工況下的安全水平。

1. 測試基礎(chǔ)條件

測試對(duì)象明確為動(dòng)力電池包或電池系統(tǒng)，測試前需將樣品充至制造商規(guī)定的滿電狀態(tài)，并在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下靜置預(yù)處理，確保樣品性能穩(wěn)定。測試設(shè)備采用專用擠壓裝置，核心部件為兩種規(guī)格的擠壓板，可任選其一執(zhí)行測試：一種是半徑75mm的半圓柱體擠壓板，其長度需大于試驗(yàn)對(duì)象高度且不超過1m；另一種是600mm×600mm（或更?。┑钠桨?，板上設(shè)置三個(gè)半徑75mm的半圓柱體，間距為30mm。測試過程中需精準(zhǔn)控制擠壓方向與速度，確保測試條件的統(tǒng)一性與重復(fù)性。

2. 核心測試流程與要求

標(biāo)準(zhǔn)明確擠壓方向需覆蓋x方向（汽車行駛方向）和y方向（垂直于行駛方向的水平方向），為保障測試操作安全，可分別在兩個(gè)相同規(guī)格的試驗(yàn)樣品上完成不同方向的測試。擠壓速度嚴(yán)格控制在不大于2mm/s，模擬真實(shí)碰撞場景下的外力作用節(jié)奏；擠壓終止條件為兩種情形之一：擠壓力達(dá)到100kN，或擠壓變形量達(dá)到擠壓方向整體尺寸的30%，滿足任一條件即停止擠壓并保持該狀態(tài)10分鐘。

測試全程需通過專業(yè)儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測電池包的電壓變化、溫度分布及結(jié)構(gòu)變形情況；擠壓保持階段結(jié)束后，需在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下持續(xù)觀察2小時(shí)，重點(diǎn)監(jiān)測是否出現(xiàn)熱失控征兆，同時(shí)記錄樣品外觀狀態(tài)變化，如是否存在殼體破裂、電解液滲漏等現(xiàn)象。

3. 合格判定標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)GB 38031-2020，擠壓測試合格需滿足以下核心條件：測試全過程（含擠壓階段、保持階段及后續(xù)觀察階段）中，動(dòng)力電池包不得發(fā)生起火、爆炸等惡性安全事故；無明顯電解液滲漏現(xiàn)象；電池包外殼結(jié)構(gòu)雖允許出現(xiàn)一定變形，但不得出現(xiàn)影響安全的破裂；同時(shí)需滿足熱擴(kuò)散安全要求，若發(fā)生熱失控，需為駕乘人員提供不低于5分鐘的預(yù)警時(shí)間，為逃生預(yù)留充足窗口。

三、針刺測試：內(nèi)部短路風(fēng)險(xiǎn)下的熱失控防控驗(yàn)證

針刺測試主要模擬動(dòng)力電池包在使用過程中，被道路碎石、金屬異物等尖銳物體穿刺，導(dǎo)致電芯內(nèi)部短路引發(fā)熱失控的極端風(fēng)險(xiǎn)場景。需特別說明的是，GB 38031-2020刪除了舊標(biāo)準(zhǔn)中電池單體的針刺測試要求，將針刺測試整合至電池包或系統(tǒng)的熱擴(kuò)散測試體系中，通過針刺觸發(fā)熱失控，更貼合實(shí)際整車安全風(fēng)險(xiǎn)場景。

1. 測試基礎(chǔ)條件

測試樣品為滿電狀態(tài)的動(dòng)力電池包或系統(tǒng)，測試環(huán)境溫度控制在25℃±5℃。測試核心設(shè)備為專用針刺裝置，采用直徑3mm-8mm的耐高溫鋼針，確保針刺過程中鋼針不會(huì)因高溫變形影響測試效果。針刺方向需垂直于電池極板，穿刺位置選取電池包內(nèi)電芯的幾何中心區(qū)域，確保能夠有效觸發(fā)內(nèi)部短路。

2. 核心測試流程與要求

針刺測試流程需嚴(yán)格遵循熱擴(kuò)散測試的整體框架，核心步驟包括樣品預(yù)處理、針刺觸發(fā)、狀態(tài)保持與持續(xù)監(jiān)測。首先將滿電狀態(tài)的電池包樣品置于防爆測試艙內(nèi)，確保測試安全；隨后控制鋼針以0.1mm/s-1mm/s的速度勻速穿刺電芯，穿刺完成后保持鋼針刺入狀態(tài)60分鐘，模擬異物持續(xù)存在的風(fēng)險(xiǎn)場景。

測試全程需實(shí)時(shí)監(jiān)測電池包的電壓驟降情況、溫度變化曲線及熱失控傳播速度，重點(diǎn)記錄熱失控觸發(fā)時(shí)間、最高溫度及煙氣釋放情況。標(biāo)準(zhǔn)特別要求，測試過程中需完整捕捉熱擴(kuò)散的全過程數(shù)據(jù)，為評(píng)估電池包熱失控防控能力提供依據(jù)。

3. 合格判定標(biāo)準(zhǔn)

GB 38031-2020對(duì)針刺觸發(fā)的熱擴(kuò)散測試合格標(biāo)準(zhǔn)核心聚焦于熱失控防控與預(yù)警：測試過程中，若電池包發(fā)生熱失控，必須滿足熱擴(kuò)散預(yù)警時(shí)間不低于5分鐘的強(qiáng)制性要求；測試結(jié)束后，電池包不得出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，殼體破裂程度不得導(dǎo)致有毒有害氣體大量泄漏；同時(shí)，電池包表面最高溫度與初始溫度差值需控制在規(guī)定限值內(nèi)，通常要求不超過150℃；測試后電池包的絕緣電阻值需不低于100Ω/V，確保無電氣安全隱患。

四、測試的行業(yè)價(jià)值與產(chǎn)業(yè)意義

GB 38031-2020中擠壓及針刺安全性可靠性測試要求，對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有里程碑式的意義。從行業(yè)層面看，統(tǒng)一且嚴(yán)格的測試標(biāo)準(zhǔn)為動(dòng)力電池企業(yè)提供了明確的研發(fā)方向，推動(dòng)企業(yè)加大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、熱管理系統(tǒng)升級(jí)及新型材料應(yīng)用力度——例如通過采用高強(qiáng)度殼體材料提升抗擠壓能力，通過優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)、添加熱失控抑制劑增強(qiáng)抗穿刺性能，倒逼產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)為第三方檢測機(jī)構(gòu)與市場監(jiān)管部門提供了權(quán)威檢測依據(jù)，有效規(guī)范市場秩序，避免劣質(zhì)產(chǎn)品流入市場，保障產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

從消費(fèi)者與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用角度，符合標(biāo)準(zhǔn)要求的動(dòng)力電池包，其在極端工況下的安全風(fēng)險(xiǎn)得到有效管控，能夠顯著提升新能源汽車的整車安全水平，增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的信任度。對(duì)于整車企業(yè)而言，嚴(yán)格落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)測試要求，是規(guī)避產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)、提升品牌競爭力的核心舉措；對(duì)于整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)而言，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施推動(dòng)了動(dòng)力電池安全技術(shù)的迭代升級(jí)，為產(chǎn)業(yè)規(guī)?；⒏哔|(zhì)量發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

五、總結(jié)

擠壓及針刺測試是評(píng)估動(dòng)力電池包機(jī)械安全性能與熱失控防控能力的核心手段，GB 38031-2020通過科學(xué)的測試條件設(shè)定、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒桃?guī)范與明確的合格判定標(biāo)準(zhǔn)，為兩項(xiàng)測試提供了統(tǒng)一的強(qiáng)制性技術(shù)依據(jù)。遵循該標(biāo)準(zhǔn)開展測試，不僅能夠有效提升動(dòng)力電池包的安全性能，保障駕乘人員生命財(cái)產(chǎn)安全，更能推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)與規(guī)范發(fā)展。對(duì)于動(dòng)力電池企業(yè)而言，嚴(yán)格踐行標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)核心技術(shù)研發(fā)與測試驗(yàn)證，是提升產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵；對(duì)于監(jiān)管部門與整車企業(yè)而言，以標(biāo)準(zhǔn)為核心開展質(zhì)量管控與產(chǎn)品驗(yàn)收，是保障產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展的重要舉措。在標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)下，我國新能源汽車動(dòng)力電池安全水平將持續(xù)提升，為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。