CN107340176A - 用于评估超声波熔合线的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法和测试夹具，其中正端子和负端子各自在熔合线处连接至单元主体。这包括将蓄电池单元的单元主体保持在第一夹紧装置中。端子夹在端子夹持器中。联接至端子夹持器的动态应力末端执行器将振动激励负载施加至端子。静态应力末端执行器将静态负载施加至端子。熔合线的完整性基于所施加的静态负载进行评估。

Description

用于评估超声波熔合线的方法和设备
技术领域
本发明涉及电池组的单元及其熔合线。
背景技术
电池组通常包括多个可再充电蓄电池单元，该多个可再充电蓄电池单元以串联或并联的方式连接以存储电力并将其供应至配电系统。各蓄电池单元包括多个电极箔，该多个电极箔具有交替放置的正电荷部分和负电荷部分。电极箔由隔膜材料分离，并被封装在填充有电解质溶液的密封外袋内。隔膜材料(例如，聚乙烯和/或聚丙烯薄膜)有助于防止发生短路，同时允许电荷在电极箔之间自由传递。
正端子和负端子各自在各蓄电池单元的密封袋外面延伸一小段距离。电极箔的正电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至正端子，且电极箔的负电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至负端子。超声波焊缝位于密封外袋的内部，并容纳在该密封外袋内。形成内部焊缝的超声波焊接工艺的工艺能力可能会因超声波焊机的变化及其他因素而发生变化。
发明内容
提供了一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法和测试夹具，其中正端子和负端子各自在熔合线处连接至单元主体。这包括将蓄电池单元的单元主体保持在第一夹紧装置中。端子夹在端子夹持器中。联接至端子夹持器的动态应力末端执行器将振动激励负载施加至端子。静态应力末端执行器将静态负载施加至端子。熔合线的完整性基于所施加的静态负载进行评估。
从以下结合附图对执行所附权利要求书所限定的本教导的一些最佳方式和其他实施例进行的详细描述中，能够很容易了解到本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点。
附图说明
现将通过示例的方式参照附图对一个或多个实施例进行描述，其中：
图1A和1B根据本发明分别示意性地示出了单个蓄电池单元的选择元件的前视图和相应侧视图；
图2根据本发明示意性地示出了用于评估工件的测试夹具，其中该测试夹具包括第一夹紧装置、动态应力末端执行器、静态应力末端执行器以及控制器；
图3根据本发明图示地示出了表示可能结果的负载/位移图，其中这些可能结果与对参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元的实施例进行静态负载测试相关联；以及
图4根据本发明示意性地示出了应力测试例程，其中该应力测试例程可在控制器中执行以采用测试夹具来非破坏性地评估以参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元的形式存在的工件。
具体实施方式
现参照附图(附图的提供仅仅是为了说明某些示例性实施例，而非为了限制这些示例性实施例)，图1A和1B分别示意性地示出了单个蓄电池单元10的选择元件的前视图和相应侧视图。在所有几幅视图中，相同的参考标号表示相同或相应的组件。本领域的普通技术人员将理解的是，诸如“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”之类的术语描述性地用于附图，且其并不代表对所附权利要求书所限定的本发明的范围的限制。术语“末端执行器”被限定为装置，该装置可被控制来响应于控制命令而完成预定任务，而且其还可以以机械方式、机电方式以及气动方式进行致动或可采用另一致动系统。
在一个实施例中，蓄电池单元10包括单元主体14，该单元主体包括多个板状电极箔16，该多个电极箔布置在垂直槽中，并容纳在填充有电解液的密封袋12内。多个电极箔16的负电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至负端子22，上述焊接优选地采用超声波焊接方法来实现。类似地，电极箔16的正电荷部分通过超声波焊接在一起，并焊接至正端子20。熔合线18连接电极箔16和正端子20，并优选地形成为平行于横向轴线26，虽然本文所描述的概念并不限于此。电极箔16与正端子20之间的熔合线18可以以搭接熔合线的形式存在，虽然本文所描述的概念并不限于此。第二熔合线(未示出)连接电极箔16的负电荷部分以及负端子22。蓄电池单元10名义上可按照第一面部28、第二面部30、底部32以及顶部34来进行描述。如图所示，横向轴线26在第一面部28与第二面部30之间沿着水平方向延伸。如图所示，纵向轴线24在底部32与顶部34之间沿着垂直方向延伸，并延伸成与横向轴线26正交。其他与蓄电池单元10相关的细节是本领域的普通技术人员所熟知的。在一个实施例中，单个蓄电池单元10为可再充电的锂离子蓄电池单元，虽然本文所描述的概念可应用于其他以本文所描述的方式制造的蓄电池单元结构。可选地，蓄电池单元10可被配置为圆柱形装置，该圆柱形装置具有从其末端中的一个延伸出的端子。可选地，蓄电池单元10可被配置为砖形装置，该砖形装置具有从其末端中的一个延伸出的端子。本文所描述的概念适用于蓄电池单元10的任何结构。
图2示意性地示出了用于评估工件的测试夹具200，其中该工件是参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元10的实施例。如图所示，蓄电池单元10包括负端子22和单元主体14。测试夹具200包括框架210、第一夹紧装置220、动态应力末端执行器240、静态应力末端执行器260以及控制器280。测试夹具200被设置成将振动激励负载和静态负载施加至蓄电池单元10的实施例的正端子20和负端子22。
在一个实施例中，第一夹紧装置220包括被配置成保持工件的夹持装置228，其包括蓄电池单元10的单元主体14。在一个实施例中，第一夹紧装置220和夹持装置228可被配置为力锁合夹紧装置，其将法向力施加在单元主体14上，以实现该单元主体的保持。可选地，第一夹紧装置220可被配置为形锁合夹紧装置，其适应蓄电池单元10的单元主体14的几何特征，以实现该单元主体的保持。可选地，第一夹紧装置220可为力锁合夹紧装置和形锁合夹紧装置的组合。在一个实施例中，如图所示，第一夹紧装置220和夹持装置228被配置为力锁合装置，该力锁合装置可包括被布置成与相对的第二板部分平行的第一板部分，其中第一和第二板部分可推动到一起，以将夹持力施加在蓄电池单元10的单元主体14上。第一夹紧装置220的相关尺寸被优选地选择成适应蓄电池单元10的单元主体14的特定实施例的尺寸。夹持装置228被设置成在蓄电池单元10插入至夹紧装置220中时，将夹紧力施加在单元主体14上。夹持装置228可为任何合适的力或压力致动装置，例如，具有用以施加和移除夹紧力的双向控制功能的气动气缸。如本文所描述的，所施加的夹紧力机械地保持住所插入的蓄电池单元10，以对蓄电池单元10进行动态和静态测试。夹紧力的移除促使第一板部分远离第二板部分，从而允许移除所插入的蓄电池单元10。与用于测试夹具的夹紧机构相关的细节是本领域的普通技术人员所熟知的，因此不再对其进行更详细的描述。
动态应力末端执行器240包括端子夹持器230，其经由波导装置232和力联接器234机械地联接至动态应力机构250。端子夹持器230优选地位于第一夹紧装置220上方，并与其邻近(如图所示)，进而允许其在蓄电池单元10插入至第一夹紧装置220中时，与该蓄电池单元的正端子20和负端子22中的一个端子相互作用并机械地夹持该端子。动态应力机构250为产生振动激励负载的重复性应力施加装置，该振动激励负载通过波导232、力联接器234以及端子夹持器230传递至蓄电池单元10的正端子20和负端子22中被夹持的端子。动态应力机构250为能够产生高频振动的压电装置，该高频振动通过力联接器234和波导232传播至端子夹持器230。振动激励负载优选地沿着箭头245所示的方向进行施加，其中该方向平行于蓄电池单元10的纵向轴线。振动激励负载可以以超声波振动负载的形式存在。在一个实施例中，超声波振动负载包括振荡运动，该振荡运动在0.5～10秒的一段时间内以10～100kHz范围内的频率和优选地在几微米至一百微米之间的范围内的振幅进行施加。根据蓄电池单元10的实施例的特定设计，可选取其他合适的按照振动频率、振幅以及持续时间进行描述的振动激励负载，其中用于该选择的过程是本领域的普通技术人员所熟知的。
静态应力末端执行器260优选地在测试夹具200中与动态应力末端执行器240共位，这使得其能够采用端子夹持器230。静态应力末端执行器260包括机械负载施加器，该机械负载施加器优选地包括负载单元262，该负载单元包括线性测量系统。负载单元和相关联的线性测量系统是本领域的普通技术人员所熟知的，因此不在此对其进行详细的描述。静态应力末端执行器260被配置成相对于单元主体14和多个电极箔16将以拉伸负载的形式存在的预设静态机械负载施加在蓄电池单元10的正端子20和负端子22中的一个端子上，其中静态机械负载通过相应的端子20、22传播至穿过熔合线18的多个电极箔16。当熔合线18根据焊接规范形成时，预设静态机械负载的量级小于熔合线18的弹性极限或屈服点，并可通过经验来进行确定。负载单元262的线性测量系统监测第一夹紧装置220与端子夹持器230之间的位移，并相对于多个电极箔16与蓄电池单元10的正端子20和负端子22中的一个端子相关联。与包括线性测量系统的负载单元262相关联的细节是本领域的普通技术人员所熟知的。控制器280与第一夹紧装置220、动态应力末端执行器240以及静态应力末端执行器260进行通信，以监测各种传感器，并生成用于各种致动器的控制命令，以完成预定任务。静态应力末端执行器260被示出为在测试夹具200中与动态应力末端执行器240并置，虽然本文所描述的概念并不限于此。本领域技术人员理解的是，动态应力末端执行器240可与静态应力末端执行器260并置，或可单独地定位，这取决于许多因素。
术语控制器、控制模块、模块、控制件、控制单元、处理器以及类似术语指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及相关联的以存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬驱动等)的形式存在的非瞬变存储器部件中的任一个或各种组合。非瞬变存储器部件能够存储以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及其他可由一个或多个处理器进行访问以提供所述功能的部件的形式存在的机器可读指令。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转化器和监测来自传感器的输入的相关装置，其中，以预设的采样频率对此类输入进行监测，或响应于触发事件而对此类输入进行监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法以及类似术语意指任何包括刻度和查找表的控制器可执行指令集。各控制器执行控制例程来提供期望功能，包括监测来自感测装置和其他联网控制器的输入，以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。例程可以以有规律的时间间隔进行执行，或可响应于触发事件的发生而执行这些例程。控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可通过直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或任何其他合适的通信链路来实现。通信包括以任何合适的形式交换数据信号，包括，例如，经由传导介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数据信号可包括表示来自传感器的输入、致动器命令以及控制器之间的通信的离散、模拟或数字化模拟信号。术语“信号”指的是任何物理上可辨别的传送信息的指示符，并可为任何合适的能够传播穿过介质的波形(例如，电、光、磁、机械或电磁)，例如，DC、AC、正弦波、三角波、方波、振动等。
图4以流程图的形式示意性地示出了应力测试例程400，其中该应力测试例程可在控制器280中执行以采用测试夹具200来非破坏性地评估以参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元10的形式存在的工件。更具体地，应力测试例程400可有利地应用来评估蓄电池单元10上端子20、22中的一个端子与多个电极箔16之间的熔合线18。表1被提供来作为图例，其中，标记有数字的框以及相应的功能如下所阐明，其对应于应力测试例程400。本领域的普通技术人员将认识到，可在本文中按照功能和/或逻辑块部件以及/或者各种处理步骤对本教导进行描述。应理解的是，此类块部件可由任意数量的被配置成执行指定功能的硬件、软件和/或固件部件组成。
表1
应力测试例程400的执行可按照以下方式进行。应力测试例程400的步骤可以以任何合适的顺序进行执行，且其不限于参照图4进行描述的顺序。如图所示，应力测试例程400包括将以蓄电池单元10的实施例的形式存在的工件插入至测试夹具200的第一夹紧装置220中。蓄电池单元10的单元主体14由第一夹紧装置220夹紧或由该第一夹紧装置通过其他方式保持，且蓄电池单元10的正端子20和负端子22中的一个端子由动态应力末端执行器240的端子夹持器230夹紧(402)。通过静态应力末端执行器260将预紧力负载施加至端子20、22中的一个端子，以移除端子20、22中的一个端子与单元主体14之间的任何间隙(404)。夹紧操作一旦完成，且已移除所有的残余间隙，动态应力末端执行器240就会被操作，以通过在蓄电池单元10的正端子20和负端子22中的一个端子上施加超声波振动来施加重复性应力。在蓄电池单元10的正端子20和负端子22中的一个端子上施加超声波振动的目的是为了将应力施加至蓄电池单元10的熔合线18。所施加的应力用来弱化焊接不良的熔合线18，并因此提高在蓄电池单元10的进一步处理之前识别出不可接受熔合线的可能性。超声波振动沿着平行于蓄电池单元10的纵向轴线24的方向进行施加，且其以重复执行的线性振荡运动的形式存在，其中，该线性振荡运动在0.5～10秒的一段时间内以10～100kHz范围内的频率和优选地在几微米至一百微米之间的范围内的振幅进行施加(406)。静态应力末端执行器260被操作来在选择的端子20、22与单元主体14之间施加静态负载，同时监测位移(408)。在一个实施例中，超声波振动与静态负载在同一时间施加。在所施加的静态负载或所施加的结合超声波振动的静态负载的基础上采用所监测到的位移来评估熔合线18的完整性(410)。图3图示地示出了可与应力测试例程400相关联的负载/位移图的一个实施例。当所监测到的位移(410)表明蓄电池单元10的端子20、22中的一个端子已通过静态负载测试(即熔合线18的完整性已被验证)时(1)，蓄电池单元10的端子20、22中被测试的一个端子被确定为是可接受的(412)。参照步骤402～412进行描述的过程被重复以用于端子20、22中的另一个端子。当位移的监测到的位移(410)表明蓄电池单元10未通过静态负载测试(即端子20、22中的一个端子的熔合线18的完整性已受损)时(0)，蓄电池单元10被确定为不可接受组件，并被拒绝(414)。当与两个端子20、22相关联的熔合线的完整性被验证时，或当与端子20、22中的一个端子相关联的熔合线中的一个被确定为不可接受熔合线时，从测试夹具200移除工件。熔合线的受损完整性可包括焊缝断裂、熔合线区域中的材料的撕裂或另一缺陷。此类熔合线缺陷是本领域的普通技术人员所熟知的。
图3图示地示出了表示可能结果的负载/位移图，其中这些可能结果与对参照图1A和1B进行描述的蓄电池单元10的实施例进行静态负载测试相关联。静态负载302相对于位移304示出在垂直轴上，其中该位移示出在水平轴上。线315表示预设静态机械负载的最大量级，其中，当熔合线18根据焊接规范形成时，该最大量级小于蓄电池单元10的示例的熔合线18的弹性极限或屈服点。线310表示与蓄电池单元10的示例的测试的结果相关的第一负载/位移曲线，该测试已按照参照图4进行描述的应力测试例程进行执行，且已通过测试，即熔合线18的完整性已被保持。参照线310示出的第一负载/位移曲线表明，在超声波振动已经沿着平行于蓄电池单元10的纵向轴线的方向进行施加之后，蓄电池单元10的示例的熔合线18已经能够承受所施加的达到预设静态机械负载的最大量级315的静态负载。线320和322表示与蓄电池单元10的示例的测试的结果相关的负载/位移曲线，这些测试已按照参照图4进行描述的应力测试例程进行执行，且没有通过测试。参照线320和322示出的负载/位移曲线表明，在超声波振动已经沿着平行于蓄电池单元10的示例的纵向轴线的方向施加至相应的端子20、22之后，蓄电池单元10的示例的熔合线18无法承受所施加的达到预设静态机械负载的最大量级315的静态负载。参照图3示出的负载/位移结果提供了来自静态负载测试的结果的一个实施例。
流程图根据本发明的各种实施例示出了系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的结构、功能以及操作。就这一点而言，流程图或框图中的各框可表示代码模块、代码段或代码部分，其包括一个或多个用于实施指定逻辑功能的可执行指令。还应注意的是，框图和/或流程图说明的各框以及框图和/或流程图说明中的框的组合可通过基于专用硬件的执行指定功能或动作的系统或专用硬件和计算机指令的组合来进行实施。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读介质中，其可指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式运行，使得计算机可读介质中存储的指令产生一种制造产品，该制造产品包括实施流程图和/或框图的框中所指定的功能/动作的指令工具。
详细描述和附图或图支持并描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实施本教导的一些最佳方式和其他实施例，但是存在有各种用于实践所附权利要求书所限定的本教导的可选设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于评估由具有多个电极箔的单元主体、正端子以及负端子组成的蓄电池单元的方法，其中所述正端子和所述负端子各自在熔合线处连接至所述单元主体，所述方法包括：
将所述蓄电池单元的所述单元主体保持在第一夹紧装置中；
将所述正端子和所述负端子中的一个端子夹紧在端子夹持器中；
采用联接至所述端子夹持器的动态应力末端执行器来将振动激励负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子；
将静态负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子；以及
基于所述施加的静态负载评估所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子的所述熔合线的完整性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述振动激励负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子的操作包括将超声波振动负载施加至所述端子。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载沿着平行于所述蓄电池单元的纵轴的方向施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载包括以10～100kHz范围内的频率施加的振荡运动。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载包括重复执行的线性振荡运动，其中所述重复执行的线性振荡运动以优选地在几微米至一百微米之间的范围内的振幅进行施加。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述超声波振动负载包括在0.5～10秒的一段时间内施加的振荡运动。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将静态负载施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子的操作包括在所述端子与所述单元主体之间施加预设静态拉伸负载，其中所述静态负载通过所述端子传播至穿过所述熔合线的所述电极箔。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述施加的静态负载评估所述熔合线的完整性的操作包括监测所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子相对于所述蓄电池单元的位移。
9.根据权利要求1所述的方法，其包括将所述静态负载和所述振动激励负载同时施加至所述正端子和所述负端子中的所述被夹紧端子。
10.一种用于评估包括蓄电池单元的工件的测试夹具，其中所述蓄电池单元包括包含多个电极箔的单元主体以及在熔合线处连接的端子，所述测试夹具包括：
第一夹紧装置，其被配置成机械地夹紧所述蓄电池单元的所述单元主体；
动态应力末端执行器，其包括端子夹持器和振动机构，其中所述端子夹持器被配置成机械地夹紧所述蓄电池单元的所述端子，且其中所述振动机构被配置成相对于所述第一夹紧装置将机械振动施加至所述端子夹持器；
静态应力末端执行器，其包括线性测量系统；以及
控制器，其可操作地连接至所述动态应力末端执行器和所述静态应力末端执行器，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行来：
控制所述动态应力末端执行器以相对于所述熔合线通过所述夹紧机构将重复执行的线性振荡负载施加至所述端子，
控制所述静态应力末端执行器以将静态负载施加至所述蓄电池单元和所述端子，并同时监测所述蓄电池单元的纵向长度，以及
基于所述施加的静态负载和所述蓄电池单元的所述纵向长度评估所述熔合线的完整性。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108274164A (zh) * 2018-01-22 2018-07-13 华霆（合肥）动力技术有限公司 电芯焊接方法、装置及电子设备
CN109521318A (zh) * 2018-12-13 2019-03-26 无锡凯帕德瑞科技有限公司 锂离子电池制片机极耳虚焊检测装置
CN109738285A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 上海交通大学 一种超声辅助拉伸试验机及试验方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10189118B2 (en) * 2016-06-06 2019-01-29 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for evaluating an ultrasonic weld junction
CN108444910A (zh) * 2018-05-16 2018-08-24 江门市朗达锂电池有限公司 一种焊底拉力全检装置及方法
KR20220020153A (ko) * 2020-08-11 2022-02-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 실링공정 및 그를 포함하는 이차전지 제조방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087337A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Nissan Motor Co Ltd 電池積層集合体およびそれに用いる電池
CN101460823A (zh) * 2006-06-07 2009-06-17 株式会社岛津制作所 试验机及试验方法
CN201429552Y (zh) * 2009-02-20 2010-03-24 重庆大学 一种万能材料试验机上的超声振动拉伸试验装置
EP2677297A1 (en) * 2011-02-15 2013-12-25 National Institute for Materials Science Method for ultrasonic fatigue testing at high temperature, and testing device
CN103776693A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 河南理工大学 用于测试硬脆材料力学性能的多振幅超声拉扭试验装置
CN104396050A (zh) * 2012-06-28 2015-03-04 丰田自动车株式会社 电池的制造方法以及电池
CN104677610A (zh) * 2013-12-02 2015-06-03 国家电网公司 绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统及其方法
CN104736990A (zh) * 2012-12-07 2015-06-24 株式会社岛津制作所 超声波疲劳试验机以及超声波疲劳试验方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016102164A1 (de) * 2016-02-08 2017-08-10 Ms Ultraschall Technologie Gmbh Ultraschall-Bearbeitungsmaschine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087337A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Nissan Motor Co Ltd 電池積層集合体およびそれに用いる電池
CN101460823A (zh) * 2006-06-07 2009-06-17 株式会社岛津制作所 试验机及试验方法
CN201429552Y (zh) * 2009-02-20 2010-03-24 重庆大学 一种万能材料试验机上的超声振动拉伸试验装置
EP2677297A1 (en) * 2011-02-15 2013-12-25 National Institute for Materials Science Method for ultrasonic fatigue testing at high temperature, and testing device
CN104396050A (zh) * 2012-06-28 2015-03-04 丰田自动车株式会社 电池的制造方法以及电池
CN104736990A (zh) * 2012-12-07 2015-06-24 株式会社岛津制作所 超声波疲劳试验机以及超声波疲劳试验方法
CN104677610A (zh) * 2013-12-02 2015-06-03 国家电网公司 绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统及其方法
CN103776693A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 河南理工大学 用于测试硬脆材料力学性能的多振幅超声拉扭试验装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108274164A (zh) * 2018-01-22 2018-07-13 华霆（合肥）动力技术有限公司 电芯焊接方法、装置及电子设备
CN108274164B (zh) * 2018-01-22 2020-01-21 华霆（合肥）动力技术有限公司 电芯焊接方法、装置及电子设备
CN109521318A (zh) * 2018-12-13 2019-03-26 无锡凯帕德瑞科技有限公司 锂离子电池制片机极耳虚焊检测装置
CN109521318B (zh) * 2018-12-13 2019-10-01 无锡凯帕德瑞科技有限公司 锂离子电池制片机极耳虚焊检测装置
CN109738285A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 上海交通大学 一种超声辅助拉伸试验机及试验方法

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