挤压测试是一项用于评价锂电池、电池包及储能产品在受到外部机械压力作用后安全性能和结构稳定性的检测方法。在实际运输、安装或使用过程中，产品可能受到碰撞挤压、安装受力以及异常外力作用，若内部结构防护不足，可能造成电芯变形、内部短路、性能下降甚至安全事故。
通过挤压测试，可以模拟产品受到外部压力后的受力状态，观察产品结构变化、电气性能变化以及安全风险情况，验证产品机械防护设计的有效性。第三方检测机构可依据产品类型、应用环境及相关标准要求制定测试方案，开展挤压性能验证，为企业产品研发、质量控制和认证测试提供客观检测数据。
挤压测试检测范围
| 适用对象 | 产品类型 | 服务阶段 | 测试目的或报告用途 |
|---|---|---|---|
| 锂电池产品 | 单体电芯、锂离子电池、动力电池模组 | 研发验证、安全认证、质量检测 | 评估电池受到挤压后的安全性能和结构完整性 |
| 储能产品 | 储能电池包、储能柜、电池系统 | 产品定型、应用验证 | 验证产品机械防护能力和异常受力条件下的可靠性 |
| 电池结构组件 | 电池外壳、支撑结构、防护组件 | 设计优化、失效分析 | 分析结构设计对抗挤压能力的影响 |
挤压测试适用场景
- 锂电池研发阶段验证电芯及电池包结构安全设计；
- 动力电池产品装车前进行机械安全性能评估；
- 储能系统生产完成后的可靠性验证；
- 产品认证过程中满足相关安全测试要求；
- 产品发生机械损伤后，通过测试分析异常原因。
挤压测试检测项目
挤压测试通过对样品施加规定方向、速度和压力条件的机械载荷，模拟产品受到外部挤压时的状态变化。测试过程中需要结合样品结构特点，对挤压后的外观、电性能以及安全状态进行综合评价。
| 检测项目 | 检测内容 | 评价目的 |
|---|---|---|
| 挤压载荷测试 | 按照标准要求对样品施加规定压力、挤压方向及保持时间，记录测试过程中的状态变化 | 验证产品承受机械挤压力的能力 |
| 结构完整性检查 | 检查产品外壳、电芯结构、连接部件是否出现破裂、变形或异常位移 | 评价产品机械结构可靠性 |
| 电性能检测 | 检测挤压前后电压、电流、容量、绝缘性能及功能状态变化 | 分析机械压力对产品性能的影响 |
| 安全状态验证 | 观察测试过程中及测试后的温度变化、冒烟、起火、漏液等异常情况 | 评估产品受到挤压后的安全风险 |
常见认证项目中的挤压测试要求
在锂电池安全认证中，挤压测试用于模拟电池在遭受严重外部挤压变形时的热稳定性和防短路能力。以下是UN38.3、UL、CQC及CB认证中的典型技术参数：
- UN38.3认证：适用于棱柱形、袋装、硬币/纽扣电池和直径小于18mm的圆柱型电池。将电池放在两个平面之间挤压，挤压力度逐渐加大，在第一个接触点上的速度大约为1.5cm/s。挤压持续进行直到出现以下三种情况之一：施加的力达到13kN±0.78kN；电池电压下降至少100mV；电池变形达原始厚度的50%以上。棱柱形或袋装电池应从最宽的一面施压；纽扣/硬币形电池应从其平坦表面施压；圆柱型应从与纵轴垂直的方向施压。结果要求电芯或电池最高表面温度不超过170℃，试验结束后6小时内无解体和无着火现象。
- UL认证：电池在环境温度20±5℃下进行试验。电池在两个平面之间被压碎，挤压力由液压活塞或类似力机构提供。挤压平面与电池持续接触，直到挤压力达到13kN±1kN为止，一旦获得最大挤压力即释放。圆柱型或棱型电池的纵轴与挤压面平行进行挤压；棱型电池需绕纵轴旋转90°使其宽边与窄边都受到挤压；每个样品只按一个方向挤压且使用单独样本；纽扣电池在其平面平行于挤压面下进行挤压。结果要求不起火、不爆炸。
- CQC认证：将电池置于两个平面内，垂直于极板方向进行挤压，两平板间施加13.0kN±0.78kN的挤压力。一旦压力达到最大值即可停止挤压试验，试验过程中电池不能发生外部短路。圆柱型电池挤压时使其纵轴向与两平板平行；方型电池和软包装电池只对电池的宽面进行挤压试验；扣式电池采用电池上下两面与两平板平行的方式进行挤压。结果要求不起火、不爆炸。
- CB认证：电池在环境温度下，在两个平面之间进行挤压粉碎。破碎力由施加13kN±0.78kN力的装置提供。一旦压力达到最大值且电压骤降至原来电压的三分之一，力即被释放。圆柱型或棱型电池的纵轴与挤压面平行进行挤压；方型电池只对宽面进行挤压；扣式电池采用上下两面与两平板平行的方式挤压。结果要求不起火、不爆炸。
挤压测试对锂电池产品的重要性
锂电池内部结构精密，电芯、隔膜、电极材料以及保护线路之间具有严格的空间布局。当电池受到外部挤压力作用时，可能导致内部结构损伤，引发内部短路、异常发热等安全问题。
通过挤压测试，可以验证电池产品在极端机械受力情况下的安全防护能力，帮助企业优化电芯结构、电池包设计以及防护方案，提高产品整体安全可靠性。
挤压测试相关标准依据
挤压测试标准根据产品类别、应用领域以及认证要求进行选择。不同类型锂电池产品对于挤压力大小、作用方向、测试条件及判定要求存在差异。
| 标准编号 | 标准名称 | 适用范围 |
|---|---|---|
| GB 31241 | 《便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求》 | 适用于便携式锂离子电池及电池组安全性能测试 |
| IEC 62133-2 | 《含碱性或其他非酸性电解质的二次电池和电池组 安全要求 第2部分：锂体系》 | 适用于便携式锂离子电池安全测试 |
| UL 2580 | 《电动汽车用电池安全标准》 | 适用于电动汽车动力电池及相关系统安全评价 |
挤压测试检测流程
-
需求确认：
根据产品类型、应用场景和测试目的确认挤压测试要求。 -
方案制定：
结合适用标准确定挤压力、测试方向、加载方式及判定条件。 -
样品测试：
将样品安装于测试设备中，按照设定参数开展挤压试验。 -
状态监测：
记录测试过程中的压力变化、温度变化以及产品异常情况。 -
结果分析：
对测试数据及样品状态进行综合评价，并形成检测报告。
挤压测试与电池安全验证
挤压测试能够帮助企业发现产品在机械防护、结构设计以及制造工艺方面存在的潜在问题。对于动力电池和储能产品而言，机械安全性能是保障长期稳定运行的重要因素。
通过标准化挤压测试，可以为产品设计优化、安全性能提升以及认证资料准备提供可靠的数据依据，降低产品在实际应用中的安全风险。
总结
挤压测试通过模拟外部机械压力环境，对锂电池及储能产品的结构稳定性、安全性能和功能保持能力进行验证。开展规范化挤压测试，有助于企业提升产品可靠性，降低因机械损伤导致的安全风险。
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