一种评价锂电池膨胀行为的设备和方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池检测技术领域，包括一种评价锂电池膨胀行为的设备，包括设置在机座上的动模和静模，还包括行程丝杠装置；且设置控制行程丝杠装置的行程控制器，并通过行程丝杠装置测量电池的厚度变化，而压力显示器能实时显示压力传感器所受到的压力，且能够将压力信号传传递给行程控制器，并作为行程控制器的工作指令。使用上述设备可以对电池的膨胀行为进行全面评价，具体地，在对处于测试空间中的电池充电和放电时，电池内部压强增加，该设备可以选择单项测试电池膨胀造成的压力变化或厚度变化，因此可以得到电池的膨胀行为对其厚度或压力造成的影响。厚度或压力造成的影响。厚度或压力造成的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种评价锂电池膨胀行为的设备和方法


[0001]本专利技术属于锂电池检测
，具体包括一种评价锂电池膨胀行为的设备和方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池在充放电过程中都会出现不同程度的厚度变化，其原因主要分两类，一是电池极片的厚度变化导致的膨胀，其中，在充放电过程中，锂离子在电极活性材料中的嵌入和脱出将引起电池膨胀和收缩，尤其是负极石墨在嵌锂时形成LiCx(LiC6,LiC12,LiC24),晶格间距变化，使负极产生膨胀，脱锂时使负极收缩。另一方面负极析锂也会造成厚度膨胀。二是电解液氧化分解产气导致的鼓胀，如电解液中杂质如水分和金属杂质使电解液分解产气，且电解液的电化学窗口低使充电过程电解液中的EC、DEC等溶剂得到电子后产生自由基，自由基反应产生低沸点的烃类、酯类、醚类和CO2等均会造成电池厚度增加。
[0003]锂离子电池封装在电池包后，锂电池厚度的增加将造成锂离子电池包压力的增加，在电池结构空间设计和电池包材料选型时需充分考虑，而且不可逆厚度的增加对电池寿命甚至电池安全性造成严重后果，可见，监测电池生命周期的厚度和压力的变化对电池应用和研究极为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种评价锂电池膨胀行为的设备，该设备能够控制膨胀过程中的单一变量，并对另一变量进行监测，且可以切换测试方式，从而可以全面测试评价电池的膨胀行为，为电池的设计提供指导。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种评价锂电池膨胀行为的设备，包括设置在机座上的动模和静模，其中动模和静模保持竖向平行状态，且动模和静模之间为用于夹持电池的测试空间；该设备还包括行程丝杠装置，该行程丝杠装置的伸缩轴固定连接动模的背面中部，且设置控制行程丝杠装置的行程控制器，并通过行程丝杠装置测量电池的厚度变化；该设备还包括固定设置的压力传感器，静模通过传动杆向压力传感器施加水平方向的压力，并通过压力传感器测量电池的压力变化；该设备还设置压力显示器，该压力显示器能实时显示压力传感器所受到的压力，且能够将压力信号传传递给行程控制器，并作为行程控制器的工作指令。
[0006]在上述技术方案中，通过行程丝杠装置可以调整动模与静模之间的间距，这可以给位于测试空间中的电池一个初始压力，使电池固定在测试空间中；在给电池充电和放电的过程中，电池内部压强增加，该设备可以选择单项测试电池膨胀造成的压力变化或厚度变化，因此可以全方位评价电池膨胀行为。
[0007]优选地，在机座上设置导向轴座，所述传动杆水平安装在导向轴座的轴孔中，并能轴向滑动，且传动杆与行程丝杠装置同轴线设置。同轴设置的传动杆和行程丝杠装置可以使力在动模、静模和压力传感器之间同轴传递，降低摩擦部件之间的摩擦力，这既能给电池
准确施加初始压力，又能在电池膨胀时将膨胀厚度通过行程丝杠装置反映出来。
[0008]优选地，所述动模和静模不接触机座，这可以消除外部结构对动模和静模的影响，从而降低设备误差，而将电池放在测试空间时，电池不接触机座，这可以避免机座对电池的膨胀造成干扰，使电池充分、自由膨胀，从而降低测试误差。
[0009]优选地，动模和静模的贴合面的面积大于单块电池的面积，且当电池位于测试空间时，在电池的中部对准行程丝杠装置的轴线的情况下，电池的宽度面完全贴合动模和静模，电池膨胀时，电池两宽度面全面接触动模和静模，使电池受力平衡，避免局部过渡膨胀，从而使电池的膨胀行为引起的厚度、压力变化完全地传递给设备，进一步提高精度。
[0010]本专利技术的另一个目的在于提供一种评价锂电池膨胀行为的方法，该方法能够直观地反映电池膨胀过程中压力及厚度的变化，且可以单项测试其压力或厚度变化，从而全方位评价电池的膨胀行为。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种评价方法，该方法将上述评价锂电池膨胀行为的设备作为测试设备，具体包括以下步骤：
[0012]步骤，选择待测样品；
[0013]步骤，调整动模和静模之间的间距，使得测试空间大于待测样品的厚度；
[0014]步骤，将待测样品置于测试空间中，然后启动行程丝杠装置，当待测样品能够夹持在测试空间时停止行程丝杠装置；
[0015]步骤，选择一个变量并设置其数值为定值X；
[0016]步骤，启动行程丝杠装置，使得设备中对应的变量达到定值X；
[0017]步骤，保持定值X不变，对电池进行充放电，并记录另一变量的数值变化。
[0018]优选地，步骤中选择的变量为压力，通过压力显示器将压力传感器的压力值设置为X1；在电池充放电过程中，行程控制器接收压力显示器反馈的压力信号，并实时调整行程丝杠装置的行程，使压力显示器保持定值X1，时实时绘制动模和静模间的间距变化曲线。电池膨胀伴随着压力和厚度的同时变化，通过调整设备，使电池的压力不受约束，即让电池的厚度变化充分体现，因此，压力一定，可实现对单电池在充放电过程中因膨胀收缩产生的实时厚度变化，并对该变化进行监测和记录。对于同一型号的电池，可选择若干相同的待测样品，然后设置不同的压力值X1，并进行多组测试，以便分析不同初始压力下电池膨胀行为对厚度的影响。
[0019]优选地，步骤中选择的变量为厚度，通过行程控制器控制行程丝杠装置的移动距离为X2；在电池充放电过程中，行程丝杠装置处于待机状态，且压力显示器实时绘制所受压力的变化曲线。电池膨胀伴随着压力和厚度的同时变化，由于限制了电池厚度，电池膨胀时的压力变化会充分体现，因此该方法可以客观反映电池的膨胀行为与压力之间的关系。对于同一型号的电池，选择若干相同的待测样品，然后设置不同的移动距离X2，并进行多组测试，以便分析不同初始厚度下电池膨胀行为对压力的影响。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本专利技术提供的评价设备的结构示意图。
[0022]图2为不同初始厚度下充放电过程中的电池的压力与SOC的变化曲线。
[0023]图3为定压力模式中不同初始压力下电池厚度的变化图。
[0024]图中，机座1、行程丝杠2、动模3、静模4、压力传感器5、传动杆6、压力显示器7、行程控制器8。
具体实施方式
[0025]以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0026]图1为本专利技术提供的一种评价锂电池膨胀行为的设备的结构示意图，包括设置在机座1上的动模3和静模4，其中动模3和静模4保持竖向平行状态，且动模3和静模4之间为用于夹持电池的测试空间；该设备还包括行程丝杠装置2，该行程丝杠装置2的伸缩轴固定连接动模3的背面中部，且设置控制行程丝杠装置2的行程控制器8，并通过行程丝杠装置2测量电池的厚度变化；该设备还包括固定设置的压力传感器5，在压力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评价锂电池膨胀行为的设备，其特征在于：包括设置在机座上的动模和静模，其中动模和静模保持竖向平行状态，且动模和静模之间为用于夹持电池的测试空间；该设备还包括行程丝杠装置，该行程丝杠装置的伸缩轴固定连接动模的背面中部，且设置控制行程丝杠装置的行程控制器，并通过行程丝杠装置测量电池的厚度变化；该设备还包括固定设置的压力传感器，静模通过传动杆向压力传感器施加水平方向的压力，并通过压力传感器测量电池的压力变化；该设备还设置压力显示器，该压力显示器能实时显示压力传感器所受到的压力，且能够将压力信号传传递给行程控制器，并作为行程控制器的工作指令。2.如权利要求1所述的一种评价锂电池膨胀行为的设备，其特征在于：在机座上设置导向轴座，所述传动杆水平安装在导向轴座的轴孔中，并能轴向滑动，且传动杆与行程丝杠装置同轴线设置。3.如权利要求2所述的一种评价锂电池膨胀行为的设备，其特征在于：所述动模和静模不接触机座，且将电池放在测试空间时，电池不接触机座。4.如权利要求3所述的一种评价锂电池膨胀行为的设备，其特征在于：动模和静模的贴合面的面积大于单块电池的面积，且当电池位于测试空间时，在电池的中部对准行程丝杠装置的轴线的情况下，电池的宽度面完全贴合动模和静模。5.一种评价锂电池膨胀行为的方法，其特征在于：以权利要求1
‑
4中的评价锂电池膨胀行为的设备作为本...

【专利技术属性】
技术研发人员：党志敏，刘桃松，陈冬，陈建，丁平，张焱，胡雨萌，李敏，王羽平，蒋岚，
申请(专利权)人：杭州南都动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：