消费品检测

GB 31241-2021《便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求》是我国针对便携式设备锂离子电池的基础性安全标准，于2021年发布、2022年实施，明确了电池及电池组的安全要求、试验方法与标识规范，旨在防范便携式电池因电、机械、热等因素引发的爆炸、起火风险，保障消费者使用安全及市场产品一致性。

适用范围与标准核心框架

GB 31241-2021的适用对象为“便携式电子产品用锂离子电池和电池组”，其中“便携式电子产品”需满足重量≤5kg、体积≤20dm³且便于携带的要求，典型场景包括手机、笔记本电脑、平板电脑、蓝牙耳机等设备的内置或外置电池。

标准明确排除了三类产品：一是汽车用动力锂离子电池（需符合GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》）；二是固定式储能锂离子电池（需符合GB/T 36276-2018《固定式锂离子电池储能系统 技术要求》）；三是铅酸、镍氢等非锂离子化学体系的电池。

标准的核心框架由三部分构成：一是“安全要求”，涵盖电安全、机械安全、热安全、环境适应性及标识要求5类；二是“试验方法”，针对每一项安全要求制定了具体的测试流程与参数；三是“标识要求”，规定电池需标注额定容量、额定电压、制造商信息及安全警示语（如“禁止拆解”）。

其中，安全要求是标准的核心，所有试验方法均围绕验证“是否满足安全要求”设计，例如电安全要求“电池过充电时不得爆炸起火”，对应的试验方法即规定了过充电的电压、电流及持续时间。

电安全检测条款：过充电、过放电与外部短路

电安全是便携式电池最常见的风险来源，GB 31241-2021针对“异常充电/放电”“外部短路”两类场景制定了3项核心试验。

过充电试验模拟电池在充电器故障（如电压异常升高）时的场景：试验时，需将电池以“1.2倍额定电压”作为充电电压，充电电流为“0.5C”（C为电池额定容量，如1000mAh电池的0.5C即500mA），持续充电至“电池温度不再上升”或“出现爆炸、起火”等终止条件。判定依据为：试验过程中电池不得发生爆炸、起火，且不得出现“电解液泄漏”或“外壳严重变形（如破裂）”。

过放电试验针对“电池过度放电”场景（如设备忘记关机导致电池深度放电）：试验时，先用0.2C电流将电池放电至“制造商规定的最低放电终止电压”，随后继续以0.2C电流放电2小时。此试验的目的是验证电池在深度放电下的内部稳定性——若电池内部结构因过放电破坏，可能引发后续充电时的短路风险。判定标准与过充电一致：无爆炸、起火、泄漏或严重变形。

外部短路试验模拟“电池正负极意外连通”的场景（如电池放入口袋时与钥匙接触）：试验时，用“电阻≤0.1Ω”的导线连接电池正负极，持续短路至“电池温度降至环境温度+10℃以内”或“出现异常”。标准特别要求：短路过程中电池外壳温度不得超过150℃（若为塑料外壳则不得超过120℃），且不得发生爆炸、起火。

例如，某手机电池企业在过充电试验中发现，某批次电池在充电至1.2倍电压后30分钟，温度飙升至160℃并出现冒烟，不符合标准要求——后续排查发现是“电池内部隔膜厚度不均匀”，导致过充电时隔膜击穿引发短路，企业通过更换隔膜供应商解决了问题。

机械安全检测条款：跌落、挤压与针刺

机械安全针对“电池受外力冲击”的场景，GB 31241-2021规定了3项试验，覆盖日常使用中的“掉落”“挤压”及“尖锐物刺穿”风险。

跌落试验模拟“电池从手中或桌面掉落”的场景：试验时，电池需从“1.5米高度”自由跌落到“厚度≥20mm的硬木板”上，每个面（正面、反面、4个侧面）各跌落1次，共6次。测试后需检查电池外观——若电池外壳破裂、电解液泄漏，或无法正常充电/放电，则判定不合格；若仅出现“轻微划痕”或“外壳轻微变形”，则符合要求。

挤压试验模拟“电池被重物压到”的场景：使用“刚性平板”以“≤5mm/s”的速率挤压电池，施加的力为“10kN”（对于单体电池）或“50kN”（对于电池组），直至电池变形量达到“额定尺寸的30%”或力达到最大值。判定标准为：电池不得泄漏、起火或爆炸，且挤压后电池电压不得低于“额定电压的80%”（确保电池仍能正常工作）。

针刺试验针对“电池被尖锐物刺穿”的场景（如手机放入背包时被笔刺穿）：试验时，用“直径3mm、尖端角度45°”的不锈钢针，以“10mm/s±2mm/s”的速度垂直刺穿电池“几何中心”（若为电池组则刺穿最中心的电池）。判定依据为：刺穿后电池不得爆炸、起火，且“针刺部位的电解液泄漏量不得超过0.5mL”（防止电解液腐蚀设备或烫伤用户）。

某笔记本电脑电池企业在针刺试验中发现，某款电池刺穿后出现“持续冒烟”，经检测是“电池内部正极材料与电解液反应剧烈”——企业通过调整“正极材料的涂层厚度”（增加涂层均匀性），最终使针刺后的冒烟现象消失，符合标准要求。

热安全检测条款：热失控触发与抑制

热安全是锂离子电池的核心风险（因锂离子电池的“热失控”具有链式反应特性），GB 31241-2021针对“单体电池热失控”和“电池组热扩散”制定了2项试验。

单体电池热失控触发试验：将电池放入“温度可控的加热箱”，以“5℃/min”的速率升温至“200℃”（或直至电池出现热失控）。标准要求：若电池在升温过程中发生热失控（如起火、爆炸），需记录“热失控触发温度”——对于便携式电池，触发温度应不低于130℃（确保日常使用中不会因轻微高温引发失控）。

电池组热扩散抑制试验（仅适用于由多个单体组成的电池组，如笔记本电脑电池组）：通过“加热某一个单体电池”触发其热失控，观察“热失控是否扩散至相邻单体”。标准要求：电池组在单个单体热失控后，“相邻单体不得在1小时内发生热失控”，且电池组不得出现“起火”或“爆炸”。此试验的目的是验证电池组的“热隔离设计”（如单体间的隔热材料）是否有效。

例如，某平板电脑电池组企业在热扩散试验中发现，触发中间单体热失控后，相邻单体在30分钟内出现“温度飙升至200℃并冒烟”的情况——技术团队排查后发现，电池组的“单体间隔热材料”未采用陶瓷纤维（而是普通塑料），导致热失控的热量快速传导至相邻单体。企业随后将隔热材料更换为“厚度2mm的陶瓷隔热棉”，重新试验后，相邻单体的温度仅升至80℃，未出现热扩散，符合标准要求。

环境适应性检测条款：高温、低温与湿度

环境适应性针对“电池在极端环境下的安全性”，GB 31241-2021规定了3项试验，覆盖日常使用中的“高温存储”“低温使用”及“潮湿环境”。

高温存储试验模拟“电池在夏天车内放置”的场景：将电池放入“70℃±2℃”的恒温箱中存储7天，取出后在环境温度下放置2小时，随后检查电池外观及性能。判定标准为：电池不得泄漏、变形，且“容量保持率不得低于80%”（即存储后电池仍能保持大部分电量）。

低温放电试验针对“电池在冬天户外使用”的场景：将电池放入“-20℃±2℃”的低温箱中放置24小时，随后以0.2C电流放电至“最低放电终止电压”。标准要求：低温放电容量不得低于“额定容量的70%”——若放电容量过低，会导致设备在低温下无法正常工作（如手机自动关机）。

湿度循环试验模拟“电池在潮湿环境中反复使用”的场景：将电池置于“温度40℃±2℃、相对湿度90%~95%”的环境中，循环5次（每次24小时），随后检查电池外观及绝缘性能。判定标准为：电池不得泄漏、生锈，且“电池正负极与外壳之间的绝缘电阻不得低于100MΩ”（防止潮湿导致的短路风险）。

消费类电池过充电测试应用案例

某国内手机电池供应商为验证新开发的“高容量薄型电池”（额定电压3.85V、额定容量4500mAh）是否符合GB 31241-2021要求，开展了过充电试验。

试验准备：选取10只样品电池，按照标准设置充电参数——充电电压为1.2×3.85V=4.62V，充电电流为0.5×4500mAh=2250mA。

试验过程：电池连接充电机后，前30分钟温度从25℃升至45℃，电压稳定在4.62V；第40分钟温度升至55℃，电压开始下降（进入过充保护状态）；第60分钟温度降至35℃，试验终止。

结果判定：

10只电池均未出现爆炸、起火或泄漏，外壳仅轻微鼓包（变形量≤5%），符合“不得严重变形”的要求。最终该批次电池通过检测，顺利量产上市。

笔记本电池组针刺测试应用案例

某笔记本电脑品牌商针对新设计的“双18650单体电池组”，开展针刺试验验证机械安全。

试验准备：选取5组电池组，使用直径3mm的不锈钢针，设置针刺速度为10mm/s，目标刺穿电池组中间位置（减少同时接触两只单体的概率）。

试验过程：第1组电池组刺穿后出现轻微冒烟（10秒后停止），温度最高85℃；第2~5组无冒烟，温度升至60℃后下降。

结果分析：技术团队发现第1组电池组的“单体间隔热材料”仅1mm（普通塑料），导致热量传导至相邻单体；后续将隔热材料更换为2mm厚的陶瓷纤维，重新试验后所有电池组均无冒烟，符合标准要求。

最终，该电池组应用于新款笔记本电脑，上市后未出现因针刺引发的安全事故，获得用户好评。