电池包热失控、热扩散可靠性测试与GB 38031-2020标准解读

随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池作为核心能量供给部件，其安全性能直接关系到驾乘人员生命财产安全、产业健康发展及公共安全。电池包热失控及由此引发的热扩散，是动力电池安全领域最核心的风险点之一，而热扩散可靠性测试则是防范该风险的关键手段，GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》作为我国动力电池安全领域的强制性国家标准，明确规范了热扩散可靠性测试的全流程要求，为动力电池安全筑牢法定底线，也为行业发展划定清晰准则。

一、电池包热失控：动力电池安全的核心风险源

电池包热失控，本质上是动力电池单体在特定诱因下，发生不可逆的链式放热反应，进而引发热量持续积聚、温度急剧升高的失控过程，其具有“自供氧、自供燃料、自加热”的闭环特性，一旦触发便难以轻易中断。这种现象的发生，源于多种可预见的场景，包括电池单体过充、过放、外部短路、机械碰撞、针刺、高温环境暴露，或是制造过程中的细微缺陷、长期使用后的老化衰减等，这些诱因均可能打破电池内部的热平衡，触发热失控。

热失控的危害具有极强的破坏性和蔓延性。单个电芯发生热失控后，会快速释放大量热量和可燃气体，温度瞬间可突破数百摄氏度，失控电芯喷射的高温可燃气体，会快速引燃相邻电芯，形成连锁反应。若未得到有效遏制，热失控会迅速蔓延至整个电池包，引发起火、爆炸，同时释放出氟化氢、一氧化碳等有毒有害气体，不仅会损毁车辆，还会对驾乘人员、周边环境及公共安全造成严重威胁，甚至引发二次火灾。消防部门相关统计显示，约32%的新能源汽车火灾在被扑灭后，会因电池内部余热未散再次复燃，核心原因就是热失控未彻底终止。

防范电池包热失控，核心在于双重防控：一是遏制热失控本身的发生，二是在热失控发生初期，有效阻止热量扩散、切断连锁反应，而热扩散可靠性测试，正是验证电池包这一防控能力的核心技术手段，也是衔接热失控风险与标准规范的关键纽带。

二、热扩散可靠性测试：防范热失控的关键验证手段

电池包热扩散可靠性测试，核心是通过模拟电池包内单个电芯发生热失控的真实场景，系统监测热量传递过程、电池包防护表现及各项安全指标，以此验证电池包抵御热扩散、降低热失控危害的能力。其核心目的，是检验电池包热管理系统、隔热设计、结构防护及安全预警机制的有效性，为驾乘人员争取足够逃生时间，减少恶性事故发生概率。

热扩散可靠性测试的核心逻辑是“模拟诱因、监测过程、验证防护”，测试流程需科学严谨，且与实际应用场景高度贴合，才能为标准合规性判定提供可靠依据，主要分为三个核心阶段：一是测试准备，选取符合实际规格的电池包样品，布置温度、气体、压力等监测设备，部分测试需将电池包充至规定SOC并静置，确保测试条件贴合实际；二是热失控触发，通过针刺、加热或过充等方式人为触发单个电芯失控，避免提前引发整体热扩散，测试需在密闭舱内进行，模拟车辆实际封闭环境；三是过程监测与初步判定，持续监测热量扩散速度、温度峰值、外壳完整性、气体释放及预警响应情况，初步判断电池包防护能力是否达标。

需要明确的是，热扩散可靠性测试并非“破坏性测试”的简单叠加，而是对电池包安全设计的系统性验证，是衡量电池包安全性能的核心指标之一，也是动力电池产品符合GB 38031-2020要求、走向市场的必经检验环节。

三、GB 38031-2020：热扩散可靠性测试的法定依据与核心规范

为规范动力电池安全性能，防范热失控及热扩散风险，我国于2020年5月正式发布GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》。该标准作为动力电池安全领域的强制性国家标准，自实施以来，在规范产品质量、引导技术提升、保障公共安全等方面发挥了核心作用，其中对热扩散可靠性测试的明确要求，为行业提供了法定依据和统一标准，确保测试结果的可比性和权威性。

该标准由全国汽车标准化技术委员会牵头研制，涵盖整车企业、动力电池企业、检测机构及科研院所，结合国内外安全事故经验和大量实测验证，历时四年完成，与国际相关标准全面接轨，确保了科学性和适用性。其针对热扩散可靠性测试，明确了“测试要求、测试方法、判定准则”三大核心内容，核心规范要点如下：

一是明确测试适用范围。标准适用于电动汽车用锂离子电池、镍氢电池等的电池包及系统，涵盖各类新能源乘用车、商用车动力电池包，明确要求所有动力电池包需通过热扩散可靠性测试，方可出厂流通，未通过测试的产品严禁生产、销售和使用，从源头保障安全，且不倾向任何特定技术路线。

二是规范测试核心要求。标准规定，测试需模拟单个电芯热失控场景，电池包需具备有效热扩散防护能力，且需在热失控发生后、起火爆炸前提前5分钟发出安全预警信号，预警需通过CAN信号或整车仪表有效传递；同时要求电池包外壳不得严重破损，避免有毒有害气体大量泄漏。

三是统一测试方法细节。明确测试环境、样品状态、热失控触发方式及参数、监测设备布置、数据记录等具体要求，规定测试需在密闭舱内进行，为不同企业提供统一操作规范，避免测试方法差异导致结果偏差，保障测试准确性和可比性。

四是明确结果判定准则。若电池包能有效阻止热扩散、未起火爆炸、及时发出预警且数据达标，则判定为合格；若出现热扩散蔓延、起火爆炸、未及时预警、外壳严重破损等情况，则判定为不合格，企业需整改后重新测试。

四、标准践行与行业意义：筑牢动力电池安全底线

GB 38031-2020的实施，不仅为行业提供了统一技术准则和法定依据，更推动了动力电池行业技术升级和质量提升。在标准约束引导下，相关企业加大热管理、隔热防护、安全预警等技术研发投入，通过采用气凝胶等高效隔热材料、优化液冷热管理系统等方式，提升电池包热扩散防护能力，逐步化解安全隐患。

从行业发展来看，该标准搭建了“热失控风险—热扩散测试—合规判定”的完整体系，明确了动力电池安全底线，避免了行业质量参差不齐，为消费者提供了隐性保障，同时推动热失控监测、阻断技术快速发展，助力行业向更安全、更可靠、更规范的方向升级。需强调的是，任何企业技术实践都需以符合标准为前提，不存在超越标准的“特殊安全等级”，共同遵循统一标准，才能推动新能源汽车产业健康可持续发展。