HALT/HASS概述：从"合规测试"到"极限发现"

HALT（高加速寿命试验）和HASS（高加速应力筛选）是由Gregg Hobbs博士开发的加速应力测试方法，旨在通过施加远超实际使用条件的应力，快速暴露产品的设计弱点和制造缺陷。

与传统的合规测试（如UN38.3、GB 38031等）不同，HALT和HASS不是简单的"通过/失败"测试，而是发现和优化过程，其基本前提是：如果产品及其制造过程设计得当，那么生产出的产品应具有卓越的可靠性[1]。

HALT主要用于产品开发阶段，通过极端高低温、快速温变、振动及其组合应力，快速识别设计弱点。而HASS则应用于生产阶段，基于HALT获得的极限参数，对批量产品进行筛选，防止有缺陷的产品流向市场[1]。

HALT与HASS的核心差异

HALT（高加速寿命试验）：

应用于产品研发阶段

目的是发现设计缺陷和薄弱环节

采用步进应力法，直至产品破坏

关注产品的操作极限和破坏极限

HASS（高加速应力筛选）：

应用于生产阶段

目的是筛选出制造缺陷

基于HALT结果设定筛选参数

关注生产一致性和早期故障检测

锂电池在极限环境下的挑战与HALT/HASS的应用

1. 温度极端性的影响

锂电池在极端温度环境下表现出的性能衰减和安全性问题尤为突出。研究表明，高温（如>80°C）会加速电池内部化学副反应，增加热失控风险；而低温（如<0°C）则会显著降低电解液电导率，引发锂金属析出（锂镀层），导致容量快速衰减[2]。

在实际运输环境中，监测数据显示集装箱内表面瞬时高温可达71.86°C，低温可达-37.36°C，均超出部分现有标准（如ISTA 3E）的限值[3]。HALT/HASS通过快速温变循环（通常70°C/分钟或更高）验证电池在极端温度条件下的耐受性。

2. 振动与机械冲击

在道路运输中，振动和冲击是导致电池结构损伤的主要原因之一。实测数据显示，在天津—上海运输路线上，车辆底板最大冲击加速度可达44.06g，远超GB 38031规定的7g限值[3]。

HALT/HASS通过多轴随机振动与温度循环的组合，模拟并加速这类机械应力，提前暴露电极材料微观裂纹、连接件松动等问题。典型振动条件包括6自由度随机振动，频率范围1-3000Hz，加速度最高可达60Grms。

3. 低气压与高海拔

在航空运输或高原地区，低气压环境会影响电池密封结构及散热能力，增加热失控风险。实测数据显示，飞机货舱压力最低可达11.6kPa，而现有部分标准（如GB 38031）的压力测试限值为61.2kPa，未能充分覆盖航空运输的实际低气压条件[3]。

HALT/HASS通过低气压循环测试，验证电池在高空环境下的密封性与热稳定性，确保在极端压力变化下不会发生泄漏或性能衰减。

HALT/HASS环境试验箱：技术核心与主流产品

要实现上述多维应力组合测试，离不开先进的环境试验箱。这类设备通常具备以下功能：

宽温范围

：如-100°C至+200°C

快速温变

：最高可达70°C/分钟

多轴振动台

：频率范围1–3000Hz，加速度可达60Grms及以上

低气压模拟

：最低可达10kPa以下

综合应力

：支持温度、振动、湿度、低气压等多应力同步加载

主流HALT/HASS试验箱品牌

Weiss Technik

CSZ系列环境试验箱，提供完整的HALT/HASS解决方案[1]

HANSE特殊环境试验箱

有专为锂电池测试设计款型，支持多应力耦合测试

Thermotron

业界领先的复合环境测试系统供应商

ESPEC

提供高精度温湿度与振动综合测试设备

这些设备支持多应力同步加载，并具备实时数据采集与故障诊断功能，为电池制造商提供了从研发到生产的全流程可靠性验证能力。

研究前沿：从材料到系统的多尺度可靠性设计

除了传统应力测试，近年来学术界与工业界也开始关注电化学-机械耦合效应对电池寿命的影响。

《Nature Nanotechnology》最新研究表明，石墨/硅复合电极在充放电过程中会发生非均匀体积膨胀，导致活性物质损失、锂镀层风险增加[4]。通过双层级电极设计，可有效缓解应力集中，提高循环稳定性。

这类微观机制的深入研究，为HALT/HASS测试提供了更精准的失效判据与优化方向。通过将材料层面的失效机制与系统级应力测试相结合，可以建立更完善的电池可靠性评估体系。

新兴测试技术融合

随着测试技术的发展，HALT/HASS正与以下新兴技术融合：

原位检测技术

：在HALT测试过程中实时监测电池内部状态变化

人工智能分析

：利用机器学习算法识别早期故障特征

数字孪生

：建立虚拟测试模型，减少物理测试次数

多物理场仿真

：预测复杂应力条件下的电池行为

结论：HALT/HASS是锂电池可靠性提升的必由之路

随着电动汽车与储能系统向高能量密度、长寿命、高安全方向发展，传统的单应力合规测试已无法满足市场需求。HALT/HASS通过多应力叠加、极限加速的方式，在研发阶段快速暴露问题，在生产阶段拦截缺陷产品，已成为新能源车企与电池制造商提升产品竞争力的关键工具。未来，随着人工智能、数字孪生等技术的融合，HALT/HASS将进一步向智能化、预测性方向发展，为锂电池在全生命周期内的可靠性提供更强保障。

参考文献

Weiss Technik North America. HALT and HASS Testing Pushes the Boundaries to Make Products More Reliable.

Rafik, O. et al. Performance characterization of lithium-ion battery and aging under constant stress conditions at low temperature. Microelectronics Reliability, 2025.

Pan, Y. et al. Assessing Lithium-Ion Battery Safety Under Extreme Transport Conditions. Energies, 2025.

Lu, X. et al. Unravelling electro-chemo-mechanical processes in graphite/silicon composites for designing nanoporous and microstructured battery electrodes. Nature Nanotechnology, 2025.