锂离子电池电池针刺实验原理及相关标准

　　电池针刺实验是评估电池(尤其是锂离子电池)安全性能的一项极端破坏性测试，通过模拟电池内部短路的极端情况，检验电池在遭受机械穿刺时是否会发生起火、爆炸等危险。它是目前电池安全评价体系中严苛的测试之一。

　　实验原理

　　针刺实验的核心是模拟电池内部短路。当钢针刺穿电池时，会同时接触正极和负极，造成正负极直接导通，引发剧烈的内部短路。短路产生的大量热量可能触发热失控链式反应，导致电池温度急剧升高、电解液分解、气体释放，z终可能起火甚至爆炸。

　　该实验旨在验证：

　　电池在极端机械损伤下的安全性

　　电池材料体系的本征安全水平

　　电池热失控的触发阈值和扩散行为

　　标准测试流程

　　准备阶段

　　对电池样品进行外观检查，确认处于正常工作状态

　　将电池充至满电状态(通常为100% SOC)

　　在室温环境(25℃±2℃)下静置1小时至数小时

　　在电池表面粘贴热电偶，连接电压测量引线

　　执行阶段

　　钢针规格：直径3mm～8mm的耐高温钢针或钨钢针，表面光滑无毛刺

　　针刺速度：通常为(25±5)mm/s(不同标准有所差异)

　　针刺位置：电池几何中心或z易触发热失控的位置

　　刺入深度：要求完全穿透电池或达到规定深度

　　停留时间：钢针在电池内停留数分钟，期间持续监测数据

　　观察评估阶段

　　针刺结束后，样品需在测试舱内继续静置观察1～24小时，密切监视是否出现延迟性起火、爆炸或冒烟现象。只有整个观察期结束后满足**"不起火、不爆炸"**标准，才算通过测试。

　　关键监测参数

　　实验过程中需高频采集以下数据：

　　温度变化：热失控触发时间、z高温度及位置、持续时间

　　电压跌落：短路瞬间的电压变化曲线

　　火焰与烟雾：是否出现明火、火焰高度、烟雾颜色与浓度

　　气体成分：CO、CO₂、H₂、碳氢化合物等

　　电池形变：外壳鼓胀、破裂、电解液泄漏情况

　　相关标准

　　不同应用场景有不同的针刺测试标准：

　　电动汽车动力电池：GB 38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(2026年7月1日起实施)，要求电池热失控后2小时内不起火、不爆炸，并提供了针刺、外部加热、内部加热三种触发方式

　　移动电源(充电宝)：GB 47372-2026《移动电源安全技术规范》，要求使用直径4mm钢针以20mm/s速度穿刺满电电芯，停留5分钟，要求不起火、不爆炸、无漏液

　　储能电池：新增"浅刺"试验，采用直径5mm钢针以0.1mm/s速度刺入10mm深度，评估局部内部短路时的安全性

　　通用锂电池：GB 31241-2022、UN 38.3、IEC 62660-2、UL 2580等

　　行业意义

　　针刺实验在电池产业链中发挥着关键作用：

　　材料研发：验证新型正负极材料、阻燃电解液、高强度隔膜等对安全性的提升效果

　　供应链准入：主机厂将针刺测试结果作为电池供应商的"一票否决"指标

　　整车验证：确保在极端碰撞工况下电池系统具备足够的安全冗余

　　固态电池验证：通过针刺测试是固态/半固态电池技术路线成功的关键里程碑

　　随着新国标的实施，"不起火、不爆炸"已成为动力电池和储能电池的强制性安全底线，推动整个行业从追求"规模速度"转向注重"质量效益"。

来源：网络