[摘要] 新能源电池产业正经历着从 “动力主导”向“动力+储能双轮驱动”的结构性转变，新能源电池也面临着材料体系、形态结构、应用场景等多元化变化，这使得新能源电池安全评价体系、标准、要求迎来全面挑战。湖北德普电气股份有限公司（以下简称“德普电气”）基于多年电池安全检测技术积累与发展演进等背景，围绕新能源电池新变化、安全测评新要求与安全测评新技术三个方面系统性分析阐述了新能源电池安全测评新课题，同时分享其在该领域的最新技术与实践成果，为实现智控质量安全、赋能绿色未来提供测评技术支撑。

[关键词]  多元化变化；电池安全测评技术；智控质量安全

 程美红

国内资深电池测试技术专家，

主导开发了多代高性能电池测试平台，‘显著提升了大功率充放电测试的精度、效率与可靠性，

推动测试技术向智能化、高集成化方向发展。

作为核心技术人员，参与了多项国家及省部级科研及产业化项目，

研究成果广泛应用于新能源车企、电池头部企业及检测机构。

1 引言 

近年来，随着新能源产业的快速发展，新能源汽车动力电池市场在经历了指数级增长变化的同时，新能源储能电池在电力消费、发电、输配电等领域也得到了积极推广应用，新能源电池产业正经历着从“动力主导”向 “动力+储能双轮驱动”的结构性转变，电池质量安全也从单一的动力电池逐渐拓展为“动力+储能”更广义的领域。

新能源电池产业快速发展，带来的多元化的新能源应用图景

2  新能源电池的多元化图景 

新能源电池正经历从材料体系、形态结构到应用场景等全方位的多元化发展变化。

2.1 新材料体系——更丰富

电池材料体系呈现出多元化与功能化并进的显著特征。主流液态锂电池体系持续通过正负极材料的迭代优化提升性能，例如高镍三元、低钴/无钴正极及硅基复合负极等材料的开发与应用。与此同时，下一代固态电池技术遵循分步发展路径，从半固态、准固态至全固态体系逐步推进，致力于解决固—固界面阻抗与离子电导率等关键科学问题。除锂离子体系外，多种替代性化学体系持续涌现，包括钠离子电池、钒液流电池、锂硫/锂金属电池等，为不同应用场景提供了多样化技术选择。值得关注的是，新型功能性材料的引入，为电池设计带来了革命性变革。例如可嵌入内部的智能传感材料，可实现对电池内部状态的实时监测；具有自预防功能的灭火微胶囊，则为电池安全提供了主动防护机制。这些创新材料不仅拓展了电池系统的功能边界，也为高安全、长寿命能源存储系统的设计提供了新的解决思路。

2.2 新形态结构——更高能量密度

近年来，电池形态与结构设计呈现出显著的大型化、扁平化与高集成化发展趋势。在电芯尺寸方面，典型代表包括直径46mm（毫米）、高度80mm的4680大圆柱电池，以及宽度达300mm的超宽方形电池，这些大尺寸电芯设计有效提升了电池系统的能量密度和空间利用率；在制造工艺方面，行业正从传统的卷绕工艺向叠片技术加速演进。叠片工艺不仅提高了电极材料的利用率，更显著改善了电池的倍率性能和循环寿命；在系统集成层面，电池包设计已从初期的CTM（将多颗电芯组合成一个单体模组）模式发展到目前广泛应用的CTP技术（将电芯直接集成到电池包中），并进一步向更先进的CTC架构（将电芯直接集成到车辆底盘中）迈进。 CTC技术实现了电池系统与整车结构的高度一体化，标志着电池系统集成技术进入了新的发展阶段。

2.3 新应用场景——更复杂

在动力电池应用领域，技术发展正向精尖化方向快速推进。超快充技术已实现5C（电池5倍额定容量）/6C高倍率充放电，但这也带来了剧烈的析锂现象和巨大的瞬时热负荷，对热管理系统提出极致挑战；V2G车网互动技术要求电池参与电网能量调度，面临频繁无序充放电的复杂工况，加速电池老化进程；低空经济领域对动力电池提出极高能量密度要求，同时需满足航空级安全标准。这些相互制约的技术指标使得超高倍率、极致能量密度与完全可控的热失效管理之间形成技术悖论。

储能领域则朝着规模化与高压化方向发展。系统电压提升至2000V （伏特）级别，单站规模达兆瓦级，数万电芯的集成要求带来前所未有的系统复杂度。应用场景呈现多元化特征，从户用储能、港口岸电到数据中心备用电源，特别是AI算力中心对电力供应提出更高要求，驱动储能系统升级换代。在梯次利用方面，我国已从“十三五”时期的黑箱电池梯次利用，发展到“十四五”重点研发计划支持的白箱电池梯次利用研究。然而，老化电池的一致性问题、安全性能不确定性以及快速筛选技术瓶颈，仍然是制约行业发展的关键，需要创新性解决方案突破技术壁垒。

2.4 多元化变化下的新挑战

随着新能源电池技术向多元化方向发展，其在形态、材料和应用三个维度的变革正带来全新的安全挑战。

在形态方面，电池结构向大型化、集成化（如CTP/CTC）演进，导致传统热管理路径失效，热失控传播风险加剧。同时，结构件与电化学系统的机械—电气耦合效应凸显，可维护性大幅降低，故障排查和修复变得异常困难。

材料体系的多元化同样带来显著风险。不同化学体系（如高镍、固态、钠离子）具有不同的热失效机理，传统热失控模型不再适用，显著增加了安全评估的复杂度和不确定性。系统控制策略需针对不同材料特性进行兼容性优化，而新型功能材料（如自修复材料、智能传感材料）的长期稳定性及其与主体材料的兼容性仍需充分验证。

应用场景的拓展同样加剧了安全管理的难度。动力领域超快充导致瞬时热负荷剧增，储能领域规模化应用使得热失控链式反应风险指数级上升。此外，梯次利用中老化电池的快筛技术尚未突破，海量电芯的安全性评估成为行业痛点。

3 新能源电池安全测评新要求 

面对电池技术多元化变革，安全体系正向系统级、全生命周期方向演进，要求建立覆盖本体—集成—功能—场站的多维防护体系，实现从“故障应对”到“风险预控”的范式转移。 3.1 电池安全评价新体系

在新能源电池安全领域，体系层面正经历从传统单体安全向系统化治理的深刻变革。当前，安全评价体系已发展为覆盖“本体安全—集成安全—功能安全—场站安全”的四维全生命周期管理体系，构建起从材料、电芯到系统、场站的纵深防御架构。

在评价维度上，安全要求已从单一的电性能测试扩展到八个核心方向，即电性能、热性能、外部环境适应性、机械应力、电磁兼容性、低压电源、接口可靠性、电气安全性和滥用安全性。这种多维度评价体系涵盖了电—热—机械—电磁等多个物理场的耦合作用，实现了对电池系统在复杂工况下的全面评估。

另外，评价对象已从单个电池单元扩展到整个电池系统乃至储能场站，强调系统层级的风险管控和动态监控。这种体系化安全治理模式，推动行业从被动应对转向主动预防，从事后处置转向全过程管控，为电池技术多元化发展提供了坚实的安全保障。

3.2 电池安全评价新标准

在标准层面，全球电池安全法规呈现系统化与协同化发展趋势，其核心要求已从单项滥用测试升级为对系统级热蔓延风险的强制管控。2022年以来，我国对多项电池标准进行了修订。动力电池领域，强制性国家标准GB38031—2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》在修订版中完善了热扩散测试要求，新增底部撞击测试，并修订了快充测试规范；推荐性国家标准GB/T31486—2024《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》同步更新了电性能测试要求。储能领域则建立了覆盖全体系的标准系统，包括场站工程要求、电池本体规范、PCS技术标准及接入网规范等。

这些修订标志着电池安全标准已从单体测试扩展到系统级评估、从单一安全维度延伸到性能和并网等多元要求，体现了全生命周期安全管理理念的深化，为行业提供了更完善的技术规范和监管依据。

3.3 电池安全评价新要求

在安全理念上，行业已从追求100%避免热失控转向科学接受其可能性，更加注重延迟事故发生、提供充足逃生窗口，并强化早期预警和主动防护能力。评价范围显著扩展，从单一部件测试发展到热—电—机械多场耦合下的系统级安全评估，同时涵盖复杂环境适应性和全链路关键环节的协同安全性。

标准体系持续完善。其中，动力电池领域GB38031等强制性国家标准加强热扩散和机械安全要求，储能领域建立覆盖场站工程、电池本体、变流器及并网规范的全体系标准。另外，针对不同应用场景还制定了差异化安全等级要求，如航空级安全标准与户用储能标准的区分。

安全验证方法同步升级，要求聚焦极端工况测试，开展多应力耦合实验；加强长效安全评估，关注全生命周期性能衰减规律；同时需要探索超出当前标准的滥用边界，为安全设计提供更充分的余量。这些变革共同推动电池安全从“合规认证”向“系统治理” 转变，为产业健康发展奠定坚实基础。

4 新能源电池安全测评新技术 

新能源电池安全是一个涵盖机械、电气、电化学、热管理等多学科交叉的综合性大课题。德普电气始终将关键技术力量聚焦于电池安全测评的关键环节——充放电检测技术领域，在这一细分领域持续深耕，历经多年技术积累，已形成完整的高压充放电设备产品体系。

在动力电池测试领域，德普电气见证了行业从工频向高频架构的技术演进，通过不断提升充放电效率、降低纹波系数，为电池安全评价提供更精准的数据支撑；在储能测试领域，德普电气紧跟行业从低压小功率向高压大功率发展的趋势，通过创新电气拓扑结构，满足大规模储能系统对测试设备的高电压、大电流需求。在高压充放电设备演进历程中，德普电气精准把握行业技术路线变革，即动力电池测试从传统工频向高频架构演进、储能测试从低压小功率向高压大功率快速发展，以及当前设备技术呈现工频与高频拓扑并行双轨技术策略，结合公司创新研究的变增益控制技术和状态协同估计、高通量多源数据采集等先进技术，打造的万分之一测控精度、百微秒级动态响应、2毫秒高速无缝切换和优异测控指标，为电池安全测评提供高精度、高可靠性的测试保障。

4.1 多场景电池工况模拟测试平台

针对越来越复杂极端的电池运行工况，德普电气创新推出多场景电池工况模拟测试平台，采用自主开发的实时仿真系统，实现复杂工况下的多维度安全测试。该平台通过构建高精度车辆模型和可视化道路场景，实时将行驶工况转换为电池功率需求，由大功率充放电设备和环境仓协同执行电—气—热多场耦合测试。该方案突破传统测试局限，支持工况测试前置化，在研发阶段即可模拟实际道路环境，提前发现电池系统潜在风险。

4.2 舱级储能系统测试解决方案

德普电气面向高压大容量储能规模化应用需求，及时发布舱级储能系统测试解决方案。该方案采用核心功率组件级联技术，突破测试容量瓶颈，最高支持2000V/8MW（兆瓦）储能产品测试；采用自适应低功耗模式，支持对托测试，显著降低配电依赖和测试能耗；配备智能多路负载切换系统，可实现单路/多路舱级与舱级/簇级测试的灵活转换；同时具有强大的环境适应性，支持风冷、水冷、空调等多种组合散热，可满足客户一体化或分布式需求。该方案还配备专用数据分析软件，支持数万电芯实时数据采集与分析，打破传统数据分析可视化上限，为大规模储能系统提供全面精准的性能评估与安全验证。

4.3 液流电池专用测试解决方案

德普电气专用测试解决方案涵盖电堆电性能测试、辅助管路系统验证和监控系统功能检测三大核心模块，采用数字化测试平台实现全过程自动化控制。该系统支持实时数据采集与分析，通过可视化界面直观展示测试参数和运行状态，大幅提升测试效率和准确性。该解决方案充分发挥德普电气在电力电子领域的优势，针对液流电池特有的技术特点进行优化设计，为新型储能产品提供专业可靠的测试保障，助力液流电池技术研发和产业化进程，推动新型储能系统安全高效发展。

4.4 电池智测能量管理系统

这是德普电气为应对电池测试规模化发展趋势而推出的系统。该系统通过对充放电集群设备进行多级能量调度，实现测试场站的整体能量优化管理。其核心功能包括：多级能量调度策略，支持充放数量动态平衡、功率智能分配和测试任务优先级排序；电网负荷实时监控，确保测试过程与电网承载力相匹配；自学习优化算法，通过历史测试数据不断修正功率预测模型，提升调度准确性。该系统有效解决了大规模电池测试带来的能耗挑战，显著降低测试成本，提高设备利用率和测试效率，推动电池测试向智能化、绿色化方向发展。

5 总结 

新能源电池安全技术正面临多元化发展的深刻变革。本研究系统分析了当前电池安全领域的发展趋势。在技术层面，安全要求已从单体安全扩展到系统级风险管控，从静态验证转向全生命周期动态治理；在标准层面，全球法规呈现协同化与系统化趋势，热扩散测试等系统级评估成为强制要求；在测试技术层面，多应力耦合测试、数字孪生等创新方法正在重塑安全测评范式。

展望未来，电池安全技术将朝着以下几个方向发展：首先，需要建立更加完善的“本体—集成—功能—场站”四维一体安全评价体系，实现对多元化技术路线的全面覆盖；其次，应加强极端工况下的安全性能研究，特别是针对超快充、规模化储能等新兴应用场景的安全风险评估；第三，需要持续推进智能预警技术的创新，通过大数据和人工智能实现安全风险的早期识别和预测；第四，应加强全球标准协同，推动建立统一的安全评价语言和方法体系。

这些发展趋势表明，电池安全已成为一个多学科交叉、全产业链协同的系统工程。未来需要通过持续的技术创新和标准完善，构建更加可靠的安全保障体系，为新能源产业的健康发展提供重要支撑。同时，随着新材料的不断涌现和新应用场景的持续拓展，安全技术也需要持续演进和升级。