解读GB 38031-2020：动力电池包挤压及针刺安全性可靠性测试

在新能源汽车产业发展进程中，动力电池包作为核心能量供给单元，其安全性能直接关乎驾乘人员生命财产安全，是产业高质量发展的核心底线。挤压与针刺测试是评估动力电池包机械安全性能的关键手段：挤压测试模拟车辆碰撞、侧翻等场景下电池包遭受外力挤压的极端工况，针刺测试则模拟电池包被尖锐异物穿刺引发内部短路的风险场景。GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》作为强制性国家标准，对动力电池包挤压及针刺安全性可靠性测试做出了严谨、统一的规范，为行业安全管控、产品研发及市场监管提供了权威技术依据。

一、标准背景与核心定位

GB 38031-2020全面替代GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》及GB/T 31467.3-2015相关部分。该标准作为我国电动汽车领域首批强制性安全标准之一，紧密对接联合国GTR No.20电动汽车安全法规，部分技术要求更严于国际标准，充分结合我国新能源汽车产业发展实际与道路行驶环境特点制定。

在标准核心框架中，挤压及针刺安全性可靠性测试隶属于机械安全要求范畴，核心目标是通过模拟真实危险工况，验证动力电池包在机械损伤情况下的抗风险能力，确保其不会因挤压变形、异物穿刺引发热失控、起火、爆炸等恶性安全事故；同时强化热扩散管控要求，为驾乘人员预留充足的安全逃生时间，从技术层面筑牢动力电池包安全防线。

二、挤压测试：外力冲击下的结构与安全稳定性验证

挤压测试聚焦于模拟车辆碰撞、追尾、侧翻等场景中，动力电池包受到外部挤压时的安全表现。GB 38031-2020对挤压测试的试验对象、设备参数、流程及判定标准均做出了明确且严格的规定，确保测试结果能够真实反映实际工况下的安全水平。

1. 测试基础条件

测试对象明确为动力电池包或电池系统，测试前需将样品充至制造商规定的满电状态，并在标准环境条件下静置预处理，确保样品性能稳定。测试设备采用专用挤压装置，核心部件为两种规格的挤压板，可任选其一执行测试：一种是半径75mm的半圆柱体挤压板，其长度需大于试验对象高度且不超过1m；另一种是600mm×600mm（或更小）的平板，板上设置三个半径75mm的半圆柱体，间距为30mm。测试过程中需精准控制挤压方向与速度，确保测试条件的统一性与重复性。

2. 核心测试流程与要求

标准明确挤压方向需覆盖x方向（汽车行驶方向）和y方向（垂直于行驶方向的水平方向），为保障测试操作安全，可分别在两个相同规格的试验样品上完成不同方向的测试。挤压速度严格控制在不大于2mm/s，模拟真实碰撞场景下的外力作用节奏；挤压终止条件为两种情形之一：挤压力达到100kN，或挤压变形量达到挤压方向整体尺寸的30%，满足任一条件即停止挤压并保持该状态10分钟。

测试全程需通过专业仪器实时监测电池包的电压变化、温度分布及结构变形情况；挤压保持阶段结束后，需在标准环境温度下持续观察2小时，重点监测是否出现热失控征兆，同时记录样品外观状态变化，如是否存在壳体破裂、电解液渗漏等现象。

3. 合格判定标准

依据GB 38031-2020，挤压测试合格需满足以下核心条件：测试全过程（含挤压阶段、保持阶段及后续观察阶段）中，动力电池包不得发生起火、爆炸等恶性安全事故；无明显电解液渗漏现象；电池包外壳结构虽允许出现一定变形，但不得出现影响安全的破裂；同时需满足热扩散安全要求，若发生热失控，需为驾乘人员提供不低于5分钟的预警时间，为逃生预留充足窗口。

三、针刺测试：内部短路风险下的热失控防控验证

针刺测试主要模拟动力电池包在使用过程中，被道路碎石、金属异物等尖锐物体穿刺，导致电芯内部短路引发热失控的极端风险场景。需特别说明的是，GB 38031-2020删除了旧标准中电池单体的针刺测试要求，将针刺测试整合至电池包或系统的热扩散测试体系中，通过针刺触发热失控，更贴合实际整车安全风险场景。

1. 测试基础条件

测试样品为满电状态的动力电池包或系统，测试环境温度控制在25℃±5℃。测试核心设备为专用针刺装置，采用直径3mm-8mm的耐高温钢针，确保针刺过程中钢针不会因高温变形影响测试效果。针刺方向需垂直于电池极板，穿刺位置选取电池包内电芯的几何中心区域，确保能够有效触发内部短路。

2. 核心测试流程与要求

针刺测试流程需严格遵循热扩散测试的整体框架，核心步骤包括样品预处理、针刺触发、状态保持与持续监测。首先将满电状态的电池包样品置于防爆测试舱内，确保测试安全；随后控制钢针以0.1mm/s-1mm/s的速度匀速穿刺电芯，穿刺完成后保持钢针刺入状态60分钟，模拟异物持续存在的风险场景。

测试全程需实时监测电池包的电压骤降情况、温度变化曲线及热失控传播速度，重点记录热失控触发时间、最高温度及烟气释放情况。标准特别要求，测试过程中需完整捕捉热扩散的全过程数据，为评估电池包热失控防控能力提供依据。

3. 合格判定标准

GB 38031-2020对针刺触发的热扩散测试合格标准核心聚焦于热失控防控与预警：测试过程中，若电池包发生热失控，必须满足热扩散预警时间不低于5分钟的强制性要求；测试结束后，电池包不得出现爆炸现象，壳体破裂程度不得导致有毒有害气体大量泄漏；同时，电池包表面最高温度与初始温度差值需控制在规定限值内，通常要求不超过150℃；测试后电池包的绝缘电阻值需不低于100Ω/V，确保无电气安全隐患。

四、测试的行业价值与产业意义

GB 38031-2020中挤压及针刺安全性可靠性测试要求，对新能源汽车产业发展具有里程碑式的意义。从行业层面看，统一且严格的测试标准为动力电池企业提供了明确的研发方向，推动企业加大结构设计优化、热管理系统升级及新型材料应用力度——例如通过采用高强度壳体材料提升抗挤压能力，通过优化电芯结构、添加热失控抑制剂增强抗穿刺性能，倒逼产业技术升级。同时，标准为第三方检测机构与市场监管部门提供了权威检测依据，有效规范市场秩序，避免劣质产品流入市场，保障产业健康有序发展。

从消费者与产业应用角度，符合标准要求的动力电池包，其在极端工况下的安全风险得到有效管控，能够显著提升新能源汽车的整车安全水平，增强消费者对新能源汽车的信任度。对于整车企业而言，严格落实标准测试要求，是规避产品安全风险、提升品牌竞争力的核心举措；对于整个新能源汽车产业而言，标准的实施推动了动力电池安全技术的迭代升级，为产业规模化、高质量发展奠定了坚实基础。

五、总结

挤压及针刺测试是评估动力电池包机械安全性能与热失控防控能力的核心手段，GB 38031-2020通过科学的测试条件设定、严谨的流程规范与明确的合格判定标准，为两项测试提供了统一的强制性技术依据。遵循该标准开展测试，不仅能够有效提升动力电池包的安全性能，保障驾乘人员生命财产安全，更能推动新能源汽车产业的技术升级与规范发展。对于动力电池企业而言，严格践行标准要求，加强核心技术研发与测试验证，是提升产品竞争力的关键；对于监管部门与整车企业而言，以标准为核心开展质量管控与产品验收，是保障产业安全发展的重要举措。在标准的引领下，我国新能源汽车动力电池安全水平将持续提升，为产业高质量发展提供有力支撑。