CN105973691B - 一种铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法及专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法及专用夹具，所述检测方法包括以下步骤：(1)取隔板样品，测定面积S和质量m；(2)将隔板样品夹持在本发明专用夹具中，以隔板的网面正对针头；(3)分别检测针头在不同移动速率下刺穿隔板的最大力值F，并计算抗刺破效率η，抗刺穿效率η＝F/(m/S)；(4)以抗刺破效率η的最小值对应的针头移动速率为针头最终的移动速率，检测该厂家规格型号的隔板的抗刺破效率。本发明检测方法通过对针头移动速率的优化，能够降低铅蓄电池中隔板抗刺破检测的误差，对隔板的包装、运输、使用等过程具有一定的指导意义。

Description

一种铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法及专用夹具

技术领域

本发明涉及铅蓄电池技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法及专用夹具。

背景技术

铅酸蓄电池创造至今已有150年，蓄电池的应用领域非常广泛。近些年，电动车凭其较好的代步性能、较低的存放场地要求和出色的价格优势在我国迅猛发展，得益于此，蓄电池产业也得到了迅速的发展。

目前，AGM隔板普遍应用于铅酸蓄电池的规模化生产过程中，起着隔离蓄电池正负极板的作用，并与正负极板组和在一起，组装成电池极群。隔板性能的优劣直接影响到蓄电池的放电容量和充放电循环寿命。隔板的性能均匀稳定，空洞和裂纹都会造成极板短路导致蓄电池的报废。AGM玻璃纤维隔板由于孔径大而容易引起极板铅的枝晶穿透造成极板短路，而在研究中发现隔板破损以及枝晶渗透引起电池短路也是造成阀控式铅蓄电池寿命劣化的一个原因，因此为蓄电池选择具有一定抗刺穿性能的AGM隔板，也是提高铅酸蓄电池品质的一种有效手段。同时在AGM隔板的运输过程中，也要求隔板具备一定的机械强度，避免装箱、装卸过程中因碰撞而造成隔板破损。

因而，党志敏等人(党志敏、刘桃松、项文敏，VRLA电池AGM隔板性能检测方法讨论[J]，电池，2014，44(5)：310-312。)对隔板的抗刺破性能进行了研究：用MTS万能实验机以20mm/min的位移速率检测针穿透隔板的相应强度，来表征隔板抗穿刺性能的优劣。但该方法没有针对不同材质不同规格的隔板进行条件优化。

目前，现有文献报道中，对隔板抗刺破性能进行了研究，但涉及到抗穿刺检测夹具的表述鲜为少见。因此，在隔板抗穿刺性能的检测过程中，采用合适的夹具工装，保证实验方便的进行，同时保障检测样品的完好性以及稳固的夹持，是我们需要解决的问题。

授权公告号为CN203396633U的中国实用新型专利公开了一种隔膜穿刺强度检测装置，包括用于固定电池隔膜的夹具及穿刺针，夹具由固定部及承载部组成，还包括驱动穿刺针向夹具承载部运动的驱动部件以及检测模块，检测模块分别与承载部、穿刺针电连接。

授权公告号为CN202562795U的中国实用新型专利公开了一种电池隔膜穿刺强度的检测装置，包括：穿刺针；用于夹持电池隔膜的夹具；驱动机构，其连接于所述穿刺针，驱动所述穿刺针向所述夹具的方向运动，以使所述穿刺针的端部向所述夹具内的电池隔膜施加穿刺力；穿刺力传感器，其与所述穿刺针连接。该实用新型所述的电池隔膜穿刺强度的检测装置利用一穿刺针对受夹具夹持固定的电池隔膜施加一穿刺力，即当穿刺针所施加的力刚好将电 池隔膜刺破，此时所施加的力就为穿刺力，从而实现对电池隔膜的穿刺强度的检测，可为电池隔膜的质量控制提供依据。

上述技术方案中，所用夹具对隔板(隔膜)样品的夹持不够牢固稳定，在检测过程中，隔板容易在穿刺针的作用下发生移动，从而影响整个检测的准确性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种优化的铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，以及该检测方法专用的夹具。

一种用于检测铅蓄电池隔板抗穿刺性能的夹具，包括相配合的底板和夹盖，所述底板和夹盖之间为螺纹配合，所述底板正对夹盖的表面具有放置隔板的容置槽，所述容置槽内具有垫片，所述垫片、底板、夹盖中心具有供测试所用针头通过的通孔。

检测流程为：(1)将待测隔板样品放入底板的容置槽中；(2)将垫片置于样品上方；(3)旋紧夹盖；(4)移动检测针头靠近隔板样品的上方位置；(5)设定检测针头移动速率以及移动位移，开始样品检测程序；(6)检测针头位移到达设定值时，检测程序结束，停止检测，移动检测针头远离隔板样品；(7)旋出夹盖，取下垫片，去除检测样品更换下一待测样品，或结束检测。

优选的，所述夹盖上设有与底板相配合的第一凹槽，第一凹槽内侧面具有内螺纹，相应的，底板的外侧面具有外螺纹。当然，将底板设置成内螺纹，夹盖设置成外螺纹也是可行的，但对于夹盖的取放相对不太方便。

优选的，所述垫片与容置槽形状、大小相匹配。

优选的，所述垫片的侧面具有缺口，所述容置槽侧壁设有与所述缺口配合的凸起。垫片通过缺口与容置槽上的凸起配合，使垫片相对底板固定，不能转动。

优选的，所述垫片面向底板一侧设有第二凹槽。特别是，当垫片和容置槽之间不设置配合固定的缺口和凸起时，设置该第二凹槽可以减少垫片与隔板之间的接触面积，使得夹盖在旋到底板上时，垫片与隔板之间摩擦力较小，不容易将隔板带动着旋转。

在另外一种情况下，所述垫片由两段直径不同的圆柱体组成，直径较小一段与容置槽配合，直径较大一段与底板顶面搭接。采用这种结构的垫片也能够符合要求，此时可以通过将垫片的直径较小一段设计得比较小，以较少垫片与隔板之间的接触面积，从而夹盖在旋到底板上时，使垫片与隔板之间摩擦力较小，不容易将隔板带动着旋转。

优选的，所述底板背离夹盖一侧具有固定座。固定座用于将本发明夹具固定到检测装置上。

优选的，所述固定座由多段自底板起始直径逐渐减小的圆柱体组成，直径最小的圆柱体上设有插销孔。

优选的，所述夹盖侧壁设有把手。设置把手有利于夹盖的旋上和旋出。

优选的，所述把手为相对设置的两个。设置两个方便均匀用力，方便夹盖旋上和旋出。

现有的隔板抗刺穿性能检测方法中，一般根据经验选定一个固定的检测针头移动速率，但本发明在实验中发现，对于不同厂家、不同规格的隔板，检测针头移动速率会对隔板抗刺破效率有影响。比如，以20mm/min的移动速率来检测，测得该移动速率下的隔板刺穿最大力值为F，而当改变检测针头移动速率时，可能测得的隔板刺穿最大力值小于F，所以一旦将合格标准定为F时，在隔板的包装、运输、使用等过程中，遇上受到小于F的力时，也可能刺穿该隔板。所以，最合适的针头移动速率应该是在隔板刺穿最大力值最小时所对应的移动速率。

基于上述原因，本发明又提供了一种铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，包括以下步骤：

(1)取隔板样品，测定面积S和质量m；

(2)将隔板样品夹持在所述的夹具中，以隔板的网面正对针头；

(3)分别检测针头在不同移动速率下刺穿隔板的最大力值F，并计算抗刺破效率η，抗刺穿效率η＝F/(m/S)；

(4)以抗刺破效率η的最小值对应的针头移动速率为针头最终的移动速率，检测该规格型号的隔板的抗刺破效率。

由于需要通过检测出针头在不同移动速率下的刺穿隔板最大力值来计算得出抗刺破效率的最小值，所以理论上需要检测范围很广的针头移动速率，但在隔板的包装、运输、使用等过程中，一般受到的冲击的速度和力不会无限大，所以，只需要检测在合理的范围内的值即可。

优选的，步骤(3)中针头移动速率为1mm/min～400mm/min。移动速率太小时，容易使检测仪器无法读数；移动速率太大则增加检测难度，同时也超出了一般隔板检测所需要的移动速率。

本发明检测方法通过筛选针头不同移动速率下的隔板刺穿最大力值，然后计算抗刺破效率，以抗刺破效率的最小值对应的针头移动速率为最终检测该规格型号隔板抗刺破效率的最优移动速率。该检测方法能够降低铅蓄电池中隔板抗刺破检测的误差，对隔板的包装、运输、使用等过程具有一定的指导意义。

附图说明

图1为本发明夹具的剖视图；

图2为本发明夹具另一种实施方式的剖视图；

图3为实施例3中AGM隔板在不同刺穿速率下的抗刺破效率图，其中曲线V和B2分别对应不同厂家的隔板；

图4为实施例4中AGM隔板在不同刺穿速率下的抗刺破效率图，其中曲线H、Z和B1分别对应不同厂家的隔板；

图5为实施例5中AGM隔板在不同放置方式下的抗刺破效率图，其中B1、Z和R分别表示不同厂家的隔板；

图6为实施例6中AGM隔板在不同放置方式下的抗刺破效率图，其中B1、Z和R分别表示不同厂家的隔板。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种用于检测铅蓄电池隔板抗穿刺性能的夹具，包括相配合的底板1和夹盖2。底板1和夹盖2之间为螺纹配合，夹盖2上设有与底板相配合的凹槽6，凹槽6内侧面具有内螺纹，相应的，底板1的外侧面具有外螺纹。夹盖2侧壁相对设置有两个方便夹盖2旋到底板1上和旋出的把手。

底板1正对夹盖2的表面具有放置隔板样品的容置槽5，容置槽5内具有垫片3，垫片3与容置槽5形状、大小相匹配。垫片3的侧面具有缺口，容置槽5的侧壁设有凸起，垫片3通过缺口与容置槽5上的凸起配合，使垫片3相对底板1固定，不能转动。

垫片3、底板1、夹盖2的中心具有供检测所用针头8通过的通孔7。底板1背离夹盖2一侧具有固定座4。固定座4由多段自底板1起始直径逐渐减小的圆柱体组成，直径最小的圆柱体上设有插销孔。固定座4用于将本发明夹具固定到检测装置上。

在另外一个实施例中，垫片3的侧面不设置缺口，容置槽5的侧壁不设置凸起，而在垫片3面向底板1一侧设有凹槽9。设置该凹槽9可以减少垫片3与隔板之间的接触面积，使得夹盖2在旋到底板1上时，垫片3与隔板之间摩擦力较小，不容易将隔板带动着旋转。

使用本使用新型夹具来检测隔板的流程为：先将待测隔板样品放入底板1的容置槽5中；然后将垫片3置于样品上方，旋紧夹盖2；接着移动针头8靠近隔板样品的上方位置，设定针头8移动速率以及移动位移，开始样品检测程序，当针头8位移到达设定值时，检测程序结束，停止检测，移动针头8远离隔板样品；最后旋出夹盖2，取下垫片3，去除检测样品更换下一待测样品，或结束检测。

实施例2

如图2所示，一种用于检测铅蓄电池隔板抗穿刺性能的夹具，其余部分与实施例1相同，仅垫片结构不同。本实施例中垫片30由两段直径不同的圆柱体组成，直径较小一段与容置槽5配合，直径较大一段与底板1顶面搭接。

实施例3

将B2、V厂家的AGM隔板分别裁剪成检测所需的形状和大小，然后用游标卡尺测量样品的直径D，用天平称取样品的质量m；再将AGM隔板样品夹持在固定于MTS万能试验机上的本发明检测方法专用穿刺夹具中；将穿刺夹具的针头移动至AGM叠层隔板的上方附近，然后使穿刺夹具的慢速移动隔板上方附近水平，此时针头施加给隔板试样的压力为0N；设定针头的移动速率分别为1、2、5、10、20、30、50、100、200、300、400mm/min，运行测试程序，当AGM隔板被刺破后停止实验，分别记录不同移动速率下刺穿AGM隔板的最大力值F，并计算其抗刺破效率η，η＝F/(m/S)，其中S＝π×(D/2)²。其中，针头的移动速率分别为1、2、5、10mm/min时，由于移动速率太低，机器无法测出，所以把这几个数据剔除。AGM隔板在不同刺穿速率下的抗刺破效率如图3所示，其中横坐标为针头移动速率的自然对数值，从图中可以得出：针头的移动速率为30mm/min时，该两种隔板抗刺穿效率值最小，所以，以30mm/min作为检测该两种隔板的最优针头移动速率。

实施例4

将B1、Z、H厂家的AGM隔板分别裁剪成检测所需的形状和大小，然后用游标卡尺测量样品的直径D，用天平称取样品的质量m；再将AGM隔板样品夹持在固定于MTS万能试验机上的本发明检测方法专用穿刺夹具中；将穿刺夹具的针头移动至AGM叠层隔板的上方附近，然后使穿刺夹具的慢速移动隔板上方附近水平，此时针头施加给隔板试样的压力为0N；设定针头的移动速率V分别为1、2、5、10、20、30、50、100、200、300、400mm/min，运行测试程序，当AGM隔板被刺破后停止实验，分别记录不同移动速率下刺穿AGM隔板的最大力值F，并计算其抗刺破效率η，η＝F/(m/S)，其中S＝π×(D/2)²。AGM隔板在不同刺穿速率下的抗刺破效率如图4所示，其中横坐标为针头移动速率的自然对数值，从图中可以得出：针头的移动速率为2mm/min时，该三种隔板抗刺穿效率值最小，所以，以2mm/min作为检测该三种隔板的最优针头移动速率。

实施例5

将B1、R、Z厂家的AGM隔板分别裁剪成检测所需的形状和大小，然后用游标卡尺测量样品的直径D，用天平称取样品的质量m；再将AGM隔板样品夹持在固定于MTS万能试验机上的本发明检测方法专用穿刺夹具中，每个厂家的隔板一半以网面向上，一半以毛面向上；将穿刺夹具的针头移动至AGM叠层隔板的上方附近，然后使穿刺夹具的慢速移动隔板上方附近水平，此时针头施加给隔板试样的压力为0N；设定针头的移动速率V为400mm/min，运行测试程序，当AGM隔板被刺破后停止实验，记录刺穿AGM隔板的最大力值F，并计算其抗刺破效率η，η＝F/(m/S)，其中S＝π×(D/2)²。AGM隔板在不同放置方式下的抗刺破效 率如图5所示，从图中可以得出：以网面向上时，隔板抗刺穿效率值较小，所以，以网面向上来做检测作为优化的选择。

实施例6

将B1、R、Z厂家的AGM隔板分别裁剪成检测所需的形状和大小，然后用游标卡尺测量样品的直径D，用天平称取样品的质量m；再将AGM隔板样品夹持在固定于MTS万能试验机上的本发明检测方法专用穿刺夹具中，每个厂家的隔板一半以网面向上，一半以毛面向上；将穿刺夹具的针头移动至AGM叠层隔板的上方附近，然后使穿刺夹具的慢速移动隔板上方附近水平，此时针头施加给隔板试样的压力为0N；设定针头的移动速率V为30mm/min，运行测试程序，当AGM隔板被刺破后停止实验，记录刺穿AGM隔板的最大力值F，并计算其抗刺破效率η，η＝F/(m/S)，其中S＝π×(D/2)²。AGM隔板在不同放置方式下的抗刺破效率如图6所示，从图中可以得出：以网面向上时，隔板抗刺穿效率值较小，所以，以网面向上来做检测作为优化的选择。

Claims (6)

1.一种铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取某一规格型号的隔板样品，测定面积S和质量m；

(2)将隔板样品夹持在夹具中，以隔板的网面正对针头；

(3)分别检测针头在不同移动速率下刺穿隔板的最大力值F，并计算抗刺破效率η，抗刺破效率η＝F/(m/S)；

(4)以抗刺破效率η的最小值对应的针头移动速率为针头最终的移动速率，检测该规格型号的隔板的抗刺破效率，

所述的夹具，包括相配合的底板和夹盖，所述底板和夹盖之间为螺纹配合，所述底板正对夹盖的表面具有放置隔板的容置槽，所述容置槽内具有垫片，所述垫片、底板、夹盖中心具有供测试所用针头通过的通孔，

所述夹盖上设有与底板相配合的第一凹槽，第一凹槽内侧面具有内螺纹，相应的，底板的外侧面具有外螺纹，

所述底板背离夹盖一侧具有固定座，所述固定座由多段自底板起始直径逐渐减小的圆柱体组成，直径最小的圆柱体上设有插销孔。

2.如权利要求1所述的铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，其特征在于，步骤(3)中针头移动速率为1mm/min～400mm/min。

3.如权利要求1所述的铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，其特征在于，所述垫片与容置槽形状、大小相匹配。

4.如权利要求3所述的铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，其特征在于，所述垫片的侧面具有缺口，所述容置槽侧壁设有与所述缺口配合的凸起。

5.如权利要求1所述的铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，其特征在于，所述垫片面向底板一侧设有第二凹槽。

6.如权利要求1所述的铅蓄电池隔板抗刺穿性能检测方法，其特征在于，所述垫片由两段直径不同的圆柱体组成，直径较小一段与容置槽配合，直径较大一段与底板顶面搭接。