动力电池性能测试中高温性能测试的安全防护措施探讨

动力电池是新能源汽车的核心能量载体，其高温性能（如高温充放电效率、循环寿命、热稳定性）直接决定车辆在夏季暴晒、持续高速行驶等极端场景下的可靠性。然而，高温环境会加速电池内部副反应（如SEI膜分解、电解液挥发），易引发热失控、冒烟甚至爆炸，因此高温性能测试中的安全防护是保障测试人员与设备安全的核心。本文结合动力电池测试的实际场景，从环境设计、样本筛查、监测响应等维度，系统探讨高温性能测试的安全防护措施，为测试环节的风险管控提供实操指引。

高温测试环境的基础安全设计

测试舱是高温性能测试的核心载体，其设计需兼顾耐高温、防泄漏、泄压三大核心需求。首先，舱体材质需选用耐高温（≥150℃）、防火的316L不锈钢或陶瓷纤维复合材料，既能承受高温测试的热量（如GB/T 31485中高温充放电测试为40℃±2℃，热滥用测试可达130℃），又能在电池热失控时阻止火焰蔓延。其次，舱体需设置双层隔热结构：内层为硅酸铝纤维隔热棉（导热系数≤0.03W/(m·K)），外层为冷轧钢板，可将舱体表面温度控制在40℃以下，避免烫伤操作人员。

通风与泄压系统是环境安全的关键补充。测试舱需配备强制排风系统（风量≥1000m³/h），通过顶部进风、底部排风的方式，快速排出电池热失控产生的VOCs、HF等有害气体；排风管道需连接废气处理装置，避免有害气体直接排放。同时，舱体顶部需安装弹簧式泄压阀（泄压压力设定为1.2倍大气压），当舱内压力因电池胀气急剧上升时，泄压阀可在3秒内开启，将压力释放至安全范围，防止舱体爆炸。此外，舱体密封件需采用氟橡胶（耐温≥200℃），确保测试过程中有害气体无泄漏，避免测试区域空气污染。

测试样本的前置安全筛查

测试样本的质量缺陷是引发安全事故的主要源头，前置筛查需覆盖外观、性能、固定三大环节。外观检查需重点排查：电池是否存在鼓包（提示内部压力过高）、划痕/裂缝（可能导致电解液泄漏）、端子氧化（接触不良引发局部过热），任何外观异常的样本都需直接剔除。若为模组或电池包，还需检查连接螺栓的扭矩（符合设计要求，如8N·m），防止测试中端子松动引发电弧。

性能筛查需通过电池测试仪完成：测量单体电池的容量（需≥设计容量的90%）、内阻（内阻增幅≤初始值的20%）、电压一致性（单体电压差≤50mV），这些参数异常往往预示电池内部存在SEI膜破损、析锂等缺陷，高温环境下易触发热失控。例如，某磷酸铁锂电池内阻从20mΩ增至30mΩ，说明负极析锂严重，高温充放电时析锂会与电解液反应，释放大量热量。

样本固定需采用耐高温夹具：夹具材质为陶瓷（耐温≥200℃）或不锈钢，与电池接触部位需垫云母片（绝缘、耐高温），防止测试中电池移位碰撞。夹具的固定扭矩需设定为5N·m（根据电池尺寸调整），既保证电池稳定，又避免过度挤压导致电池变形。

实时监测系统的部署与响应

实时监测是及时发现隐患的“眼睛”，需覆盖电池状态与环境状态两大维度。电池状态监测需安装热电偶（K型，精度±1℃）：在电池正极极耳、负极极耳、电芯中心各预埋1支，采样频率1Hz，实时跟踪电池内部温度变化——若电池内部温度1分钟内上升超过30℃，需立即触发报警（热失控的典型特征）。电压监测需覆盖单体电压（精度±0.01V）与总电压，若单体电压骤降（如从3.7V跌至2.5V），说明电池内部短路，需立即停止测试。

环境状态监测需聚焦气体与压力：测试舱内安装HF传感器（检测下限0.1ppm）、CO传感器（检测下限1ppm）、压力传感器（精度±0.01bar），当HF浓度≥1ppm或CO浓度≥50ppm时，系统自动启动排风与报警。监测系统需与充放电柜联动：报警触发后，充放电柜需在1秒内切断电流，避免继续向电池输入能量，加剧热失控。

应急处置装备的配置与使用

应急装备需针对动力电池火灾的特殊性配置：灭火设备首选七氟丙烷灭火器（适用于封闭空间，灭火后无残留）与固定式惰性气体灭火系统（如氮气，喷放时间≤10秒，氧浓度降至15%以下），禁止使用干粉灭火器（会腐蚀测试设备的电子元件）。个人防护装备（PPE）需包括：芳纶1414耐高温手套（耐温≥200℃）、Nomex防火服（耐温≥300℃）、防毒面具（配备有机气体+酸性气体滤罐）、防护面罩（防烟雾与电解液飞溅）。

应急逃生需明确路线：测试区域需设置2条独立逃生通道（宽度≥1.2m），通道内安装应急照明（停电时持续照明≥30分钟），地面标注荧光逃生指示箭头。测试前需组织人员演练：模拟电池起火时，操作人员需在1分钟内完成“切断电源→佩戴PPE→启动灭火系统→撤离”的流程，确保应急处置的熟练度。

测试人员的培训与操作规范

人员素质是安全防护的核心，培训需覆盖理论与实操两大模块。理论培训需讲解：锂-ion电池的热失控机制（SEI膜分解→负极析锂→内部短路→热 runaway）、高温测试的标准要求（如GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》）、有害气体的危害（HF会腐蚀呼吸道，CO会导致缺氧）。实操培训需模拟场景：如电池冒烟时的处理步骤（切断电源→开启排风→用七氟丙烷灭火）、电解液泄漏时的清洗方法（用小苏打溶液中和→清水冲洗），培训合格需通过实操考核（如在5分钟内完成模拟灭火）。

操作规范需严格执行：测试过程中需双人值守（一人操作、一人监控），禁止单独作业；开启测试舱前需确认通风、监测、泄压系统正常；测试中不得擅自离开岗位（如需离开需暂停测试并关闭电源）；遇到电池冒烟等异常，需首先切断充放电柜电源，再佩戴PPE处置，禁止直接接触高温电池。

有害气体与废弃物的末端处理

高温测试产生的有害气体需通过“吸附+中和”处理：排风系统连接活性炭吸附箱（填充柱状活性炭，碘值≥1000mg/g），吸附VOCs；后续连接碱液喷淋塔（NaOH浓度5%），中和HF等酸性气体，处理后的气体需符合《大气污染物综合排放标准》（GB 16297）要求（VOCs≤120mg/m³，HF≤1.0mg/m³）。活性炭需每3个月更换一次，碱液每6个月检测浓度并补充。

测试后的废弃物需分类处置：外观无异常的电池需放电至3V以下（单体），装入防漏塑料箱（标注“废锂离子电池”）；破损漏液的电池需放入不锈钢密封罐（防止电解液泄漏）；使用后的热电偶需用酒精清洗（去除电解液残留），晾干后备用；所有废电池需交由具备“危险废物经营许可证”的单位处置，处置前需签订转移协议，留存联单（符合《危险废物转移联单管理办法》）。

测试设备的定期维护与校准

设备可靠性需通过定期维护保障：测试舱的密封件每6个月检查一次（若出现裂纹或老化需更换）；通风系统的风机每3个月清理灰尘（避免风量下降）；泄压阀每12个月测试一次（用压力测试仪验证泄压压力）；监测传感器每6个月校准一次（温度传感器用恒温槽校准，气体传感器用标准气体校准）。充放电柜需每3个月检查一次电路（防止短路），测试线每6个月更换一次（避免老化导致电阻增大）。维护需留存记录（如《设备维护日志》），确保设备状态可追溯——若某台测试舱的密封件未按时更换，需暂停使用，直至维护完成。