CN107796960B - 电池单元测试夹具 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电池单元测试夹具，其包括用户接口、隔膜组件和可选支架。该用户接口包括用于从至少一个电路接收输入电压数据以提供各种电池单元状况的模块。该隔膜组件包括集成参考电极或参考部件。该隔膜组件操作地配置成与多个测试电池一起连续使用。该隔膜组件可以操作地配置成与集流器、仪表和用户接口通信。

Description

电池单元测试夹具
技术领域
本公开总体上涉及锂离子电池和电池模块领域。更具体地，本公开涉及一种电池单元测试夹具，其包括具有集成参考电极的隔膜。
背景技术
本部分旨在向读者介绍可能与下面描述的本公开的各个方面相关的技术的各个方面。认为这种讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解的是，应以上述目的阅读这些陈述，而不是作为现有技术的承认。
使用一个或多个电池系统用于为车辆提供全部或一部分原动力的车辆可以被称为xEV，其中术语“xEV”在本文被限定为包括所有以下车辆或其任何变化或组合，该车辆或其任何变化或组合使用电力用于其车辆原动力的全部或一部分。例如，xEV包括利用电力用于所有原动力的的电动车辆(EV)。如本领域技术人员将明白的是，也被认为是xEV的混合动力电动车辆(HEV)组合了内燃机推进系统和诸如48伏(V)或130V系统的电池供电电动推进系统。术语HEV可以包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或多个电动机、仅使用内燃机或使用这两者向车辆提供原动力和其它电力。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆空转时禁用内燃机，并且利用电池系统继续为空气调节单元、收音机或其它电子器件供电，以及在需要推进时重启发动机。轻度混合动力系统还可以在加速期间施用一定程度的动力辅助以例如补充内燃机。轻度混合动力通常为96V至130V，并且通过皮带或曲柄集成起动发电机恢复制动能量。出于本讨论的目的，应当注意的是，mHEV通常在技术上不使用直接提供至曲轴或变速器的电力用于车辆的原动力的任何部分，但是mHEV可能仍然被认为是xEV，因为当车辆空转使得内燃机被禁用时，mHEV一定使用电力来补充车辆的动力需求，并且通过集成起动发电机恢复制动能量。另外，插电式电动车(PEV)是可从外部电源(诸如壁式插座)充电的任何车辆，且存储在可再充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV是EV的子类别，其包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和常规内燃机车辆的电动车辆转换。
与仅使用内燃机和传统电气系统(通常是由铅酸电池供电的12V系统)的更传统的气体动力车辆相比，如上所述的xEV可以提供许多优点。例如，与传统的内燃车相比，xEV可能产生更少的非期望排放产物，并且可能展现出更高的燃料效率，且在某些情况下，这样的xEV可以完全消除汽油的使用，如某些类型的EV或PEV的情况。
随着xEV技术的不断发展，需要为这样的车辆提供改进的电源(例如，电池系统或模块)。例如，期望增加这样的车辆可以行驶的距离，而不需要对电池再充电。另外，还可以期望通过监测电池单元的充电状态来优化这样的电池的性能并且降低与电池系统相关的成本。例如，现在认识到，可能期望提供一种作为电池模块的部分并且能够提供包括但不限于充电状态(SOC)的电池单元的状态的特征。
发明内容
下面陈述本文公开的某些实施例的概述。应当理解的是，这些方面的提出仅仅是为了向读者提供这样的某些实施例的简要概述，且这些方面并不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以包括下面可能未陈述的各种方面。
电池单元隔膜组件提供基层、第一接触件、第二接触件和参考部件。该基层包括第一侧和第二侧。第一接触件固定在该基层的第一侧上介于该基层与阳极之间。第二接触件固定在该基层的第二侧上。参考部件设置在第二接触件上。该电池单元隔膜组件可以在各种位置中实施，该位置诸如但不限于用于在车辆上使用的车辆电池以及在电池单元测试夹具中。
还提供了一种电池单元系统，其包括：阳极、阴极、由基层，第一和第二接触件以及参考部件形成的隔膜。阳极和阴极设置在壳体内的锂离子非水溶液中。该隔膜的基层包括第一侧和第二侧。该基层操作地配置成将壳体内的阳极和阴极分离。隔膜的第一接触件固定至该基层的该第一侧介于该基层与阳极之间。第二接触件固定至基层的第二侧，其中参考部件设置在第二接触件上。
另外，还可以提供一种电池单元测试夹具，其包括：支架、壳体、仪表和由基层、第一和第二接触件以及参考部件形成的隔膜。该壳体操作地配置成将阳极和阴极保持在锂离子溶液中并且设置在支架上或固定至支架。该隔膜包括具有设置在锂离子溶液中的第一侧和第二侧的基层。该基层操作地配置成将设置于壳体内的锂离子溶液中的阳极和阴极分离。第一接触件可以固定至该基层的第一侧使得该第一接触件直接定位在该基层与阳极之间。第二接触件可以固定至基层的第二侧并且用作参考部件的基座。仪表可以经由第二接触件与参考部件进行通信，使得该仪表读取参考部件与以下部件之间的电压差：(1)位于阳极后侧的阳极集流器；以及(2)位于阳极前侧的第一接触件。
附图说明
从优选实施例和最佳模式、所附权利要求书和附图的以下详细描述中，本公开的这些和其它特征和优点是显而易见的，其中：
图1是具有根据本公开的实施例配置的以对xEV的各种部件供电的电池系统的xEV的透视图。
图2是根据本公开的一方面的具有图1的隔膜组件和电池系统并且具有锂离子电池的xEV的实施例的剖视示意图。
图3A是基层(隔膜)的第二侧的示意图，其中多孔金接触层和多孔参考部件固定至基层的第二侧。
图3B是基层(隔膜)的第一侧的示意图，其中多孔铜接触层固定至基层的第一侧。
图4A是根据本公开的多个实施例的电池单元系统的横截面示意图。
图4B是用测试阳极实施的本公开的电池单元测试夹具的实施例的示意性横截面图。
图4C是用测试阴极实施的本公开的电池单元测试夹具的实施例的示意性横截面图。
图5是本公开的隔膜组件相对于车辆电池的阳极的放大侧视示意图。
图6A是本公开的实施例的放大横截面图，其中参考部件直接固定至基层或基座元件。
图6B是本公开的实施例的放大平面图，其中参考部件直接固定至基层或基座元件。
相同的附图标号指代附图的若干视图的整个描述中的相同部件。
具体实施方式
下面将描述一个或多个具体、示例性实施例。为了努力尝试提供这些实施例的具体描述，本说明书中未描述实际实施方案的所有特征。应当明白的是，在任何这样的实际实施方案的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实施方案所特有的决定以实现开发者的具体目的，诸如符合系统相关和业务相关约束，其在不同的实施方案之间可能是不同的。另外，应当明白的是，这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的一般技术人员而言，它们将是设计、制作和制造的常规工作。
本文的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区分一个元件与另一个元件，且本文的术语“一个”并不表示数量限制，而是表示存在至少一个参考项。
本文所述的电池系统可以用于向许多不同类型的xEV以及其它能量存储应用(例如，电网电力存储系统)供电。这样的电池系统可以包括一个或多个电池模块，每个电池模块具有许多电池单元(例如，锂离子电化学单元)，其被布置成提供用于对例如xEV的一个或多个部件供电的特定电压和/或电流。通常，电池单元包括电化学材料(例如，电解质、电极活性材料)，其负责电池单元的大部分电活动。电化学材料容置在该单元的某些机械特征内并且由其支撑，该机械特征诸如电池单元的壳体6、电池单元的集流器等等。
图2中描述了电池系统12的更详细视图。如所描绘，车辆推进系统8可以包括耦接至点火系统16、交流发电机18、车辆控制台20以及可选地耦接至电动机22的能量存储部件14。通常，能量存储部件14可以捕获/存储在车辆10中生成的电能并且输出电能以对车辆10中的电气装置供电。能量存储部件14进一步可以包括本公开的锂离子电池单元系统28和铅酸电池30。
换言之，车辆推进系统8可以对车辆的电气系统的部件供电，该部件可以包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动助力转向系统、主动悬架系统、自动停车系统、电动油泵、电动超级/涡轮增压器、电动水泵、加热挡风玻璃/除霜器、窗户升降电动机、梳妆台灯、轮胎压力监测系统、天窗电动机控制、电动座椅、报警系统、信息娱乐系统、导航特征、车道偏离警告系统、电动停车制动器、外部灯或其任何组合。说明性地，在所描绘的实施例中，能量存储部件14对车辆控制台20和点火系统16供电，该点火系统可以用于起动(例如，启动)内燃机24。
另外，能量存储部件14可以捕获由交流发电机18和/或电动机22生成的电能。在某些实施例中，交流发电机18可以在内燃机24运行时生成电能。更具体地，交流发电机18可以将由内燃机24的旋转产生的机械能转换为电能。另外或替代地，当车辆10包括电动机22时，电动机22可以通过将由车辆10的移动(例如，车轮的旋转)产生的机械能转换成电能来生成电能。因此，在某些实施例中，能量存储部件14可以在再生制动期间捕获由交流发电机18和/或电动机22生成的电能。因此，交流发电机和/或电动机22在本文通常被称为再生制动系统。
为了促进捕获和供应电能，能量存储部件14可以经由总线26电联接车辆的电气系统。例如，总线26可以使得能量存储部件14能够接收由交流发电机18和/或电动机22生成的电能。另外，总线26可以使得能量存储部件14能够将电能输出至点火系统16和/或车辆控制台20。因此，当使用12伏电池系统12时，总线26通常可以承载8伏与18伏之间的电力。
另外，如所描绘，能量存储部件14可以包括多个电池模块。例如，在所描绘的实施例中，能量存储部件14包括锂离子电池28和铅酸电池30，其各自包括一个或多个电池单元。在其它实施例中，能量存储部件14可以包括任何数量的电池模块。另外，虽然锂离子电池模块28和铅酸电池模块30被描绘为彼此相邻，但是它们也可以位于车辆周围的不同区域中。例如，铅酸电池模块可以位于车辆10的内部或周围，而锂离子电池模块28可以位于车辆10的机罩下方。
为了促进控制电能的捕获和存储，推进系统8可以另外包括控制模块32。更具体地，控制模块32可以控制电池系统12中的部件的操作，该部件诸如能量存储部件14、交流发电机18和/或电动机22内的继电器(例如，开关)。例如，控制模块32可以调节由每个电池模块28或30捕获/供应的电能大小、在电池模块28和30之间执行负载平衡、确定每个电池模块28或30的充电状态、确定每个电池模块28或30的温度、控制由交流发电机18和/或电动机22输出的电压等。
根据至少选定实施例或目的，本公开的一个方面提供了一种用于锂离子电池(诸如(例如)锂离子电池(但是也预期对其它电池使用隔膜))的隔膜，该隔膜36包括多孔、可渗透或半渗透复合物，其具有微孔基底和形成在多孔基底的至少一个表面上的涂层，其中该涂层是由颗粒和/或颗粒(无机和/或有机颗粒)与含水或水基聚合物粘合剂的混合物形成。
本文所述的隔膜组件36由于其添加了提供锂离子电池的单元的状态的能力而可能是有利的。用于锂离子电池的改善的、优化的、新的或改进的隔膜包括基层34。基层34可以涂覆有一种或多种类型的颗粒(例如，无机颗粒(诸如，例如陶瓷颗粒)和/或有机颗粒(诸如，例如高温聚合物颗粒))与一种或多种含水或水基聚合物粘合剂的混合物，其中含水或水基聚合物粘合剂可以包括一种或多种通常为水不溶性聚合物(诸如PVDF和/或其各种共聚物)，并且在某些实施例中进一步可以包括一种或多种通常水溶性聚合物(诸如(作为示例)聚乙烯醇或聚丙烯酸)。涂层可以防止在涂覆的隔膜与电池中的电极的界面处发生氧化反应和/或可以改善锂离子电池的安全性和/或整体性能。
如所指示，陶瓷涂层有助于保持隔膜的基层34的完整性。颗粒可以是各种形状，诸如但不限于矩形、球形、椭圆形、圆柱形、椭圆形、狗骨形或非晶形。“颗粒”也可为纤维状或纤维。在某些实施例中，颗粒非常小，并且因此每克可具有大的表面面积，这可以增强涂层材料的吸收性能和颗粒与聚合物基质的相互作用。另外，在某些实施例中，从颗粒制造商购买的颗粒可以例如预先涂覆某种材料以增强颗粒与聚合物基质的兼容性、改善聚合物基质的某个部分中的颗粒的溶解(使得溶解可能更均匀)、颗粒在聚合物基质中的分散性、避免颗粒聚结，和/或使涂层浆料中的颗粒稳定。
应当理解的是，本文所述的基层、参考部件、隔膜组件36、第一接触件38和可选第二接触件40可以被表示为在整个本公开中是可渗透的、半渗透的或多孔的。无关于所使用的术语--“可渗透”、“半渗透”或“多孔”均应当被解释为意味着离子可以各种程度通过这种材料，这取决于用于基层、参考部件、隔膜组件和/或第一/第二接触件的材料的类型(以及用于制造/组装的工艺，诸如溅射/丝印/涂装等)。
参考图3A至3B、4A和5，根据本公开的电池单元隔膜组件36可以包括基层34、第一接触件38、可选第二接触件40和参考部件42。虽然图3A至3B中的基层34被示为圆形，但是取决于电池单元的结构，该基层34可以呈现诸如正方形或矩形等任何形状。可选第二接触件40是以虚线示出以指示可以不使用第二接触件40，且因此参考部件42接着可以直接固定至基层34，如图6所示。如所示，基层34可以包括第一侧44和第二侧46。如果与阳极电极一起使用，那么第一接触件38可以但不一定由铜形成。另外，如果与阴极电极一起使用，那么第一接触件38可以但不一定由金形成。可选第二接触件40可以但不一定由金或其它类似的低电阻材料形成。具体参考图4A，示出了可选中间隔膜35，其防止参考材料42接触除基层和/或可选第二接触件40之外的任何结构。应当理解的是，代替使用如图4A中所示的可选中间隔膜，参考材料可以被粉末化或涂覆有陶瓷材料等，以在参考材料接触电池中的其它结构的情况下保护其免于短路。
如图3A至3B、4A和5中所示，第一接触件38可以固定在基层34的第一侧44上，使得第一接触件38“夹在”基层34与电极48之间，该电极可以是阳极或阴极。在此布置中，如图5中所示，第一接触件38靠近或邻近电极48。可选第二接触件40在实施时可以设置在基层34的第二侧46上；且参考部件42可以设置在第二接触件40上。
参考部件42操作地配置成多孔的和/或可以允许锂离子54通过参考部件42。多孔结构通过将材料喷涂或丝印(或类似工艺)至可以具有陶瓷涂层的基层34上来实现。参考部件42的所得布置在图6A和6B中是可见的。参考部件可以由诸如磷酸铁、钛酸锂或另一种类似金属氧化物的材料形成。应当理解的是，不管充电状态如何-除了非常低或非常高的充电状态之外，参考部件42是由具有恒定电压(或变化不大)的材料形成。由于具有恒定电压，参考部件42允许用户/系统将固定电压与系统中的其它点进行比较。另外，参考部件42的材料的反应动力学应当是容易的以使得为了获得电压差58、60的测量而由仪表56允许的少量电流不应当引起参考电压本身的极化。
应当理解的是，用于参考部件42的金属氧化物可以与烃粘合剂和溶剂混合使得形成浆料。接着可以将参考部件42喷涂、丝印或拉出至第二接触件40上，以使参考部件42多孔来允许锂离子54自身通过参考部件42。另外，基层34也可以由使得能够或导致进行各向异性的电和/或热传导的填料形成。例如，基层34可以包括纳米材料，诸如金属、半金属或碳基纳米颗粒、纳米管、纳米纤维、石墨烯的片材或层等。另外，某些填料可以用于提供增强的结构特性。除了或代替导电填料，可以使用陶瓷材料(诸如，硅酸盐或硼硅酸盐玻璃)或任何其它合适材料的结构填料，诸如纤维、珠粒、颗粒剂等。基层34还可以包括多孔材料，诸如聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯)、聚芳醚(例如，聚苯乙烯、聚苯硫醚)等，这进一步允许锂离子54通过基层34。
再次参考图4A和5，电池单元隔膜组件36还可以包括仪表56，其操作地配置成经由第一电路62或第一接触件38与第二接触件40之间的电通信来读取其间的第一电压58的差。应当理解的是，可以实施相同的仪表56或另一个仪表，其经由第二电路64或第二接触件40与阳极集流器80之间的电通信来读取其间的第二电压60。
关于本公开的所有实施例，可以将第二电压60的读数(来自阳极/阴极的后侧)与第一电压58的读数(来自阳极/阴极的前侧66)进行比较以确定电极48(阳极/阴极)的健康状况、电极48的稳定性以及电极48的SOC等因素。所有这样的数据均可以用于各种环境。在产品开发或实验室环境中，数据可用于开发特定电池的数学模型使得在生产水平的正运行的车辆上使用时可在这种电池上实施数学模型。将实施数学模型(代替有线电压表和电池中的相关电路)以向车辆用户或可能监测或管理电池的远程位置提供实时电池反馈。使用第一和第二电压以及其它电池数据来开发数学模型的替代方案是：数据可以简单地从电路和电压表56引导至控制模块，该控制模块接着将数据和/或电池状况传达给车辆用户(其中隔膜组件36用于工作车辆)或远程位置或用户。远程电池监测可能有用的非限制性实例是可以远程地管理电池充电和电池健康状况的电动车队中。因此，所得的数据和/或模型可用于准确地识别SOC并且保护电池(例如：识别电镀在阳极上的锂；或数据可以在电池达到极限或接近极限时通知用户以帮助保护锂离子电池。
应当理解的是，参考部件42可以用于各种环境中，在该环境中，期望具有可固定至任何基座元件的不引人注目的参考电极。因此，本公开的参考电极包括多孔参考部件42，其中基层34可为任何基座元件34(不一定是隔膜或用于电池环境中的隔膜的基层34)。然而，类似于电池环境，参考部件42可以直接地或经由可选接触件40联接至基座元件34，其中参考部件42可以是多孔的或半渗透的，其中其允许各种离子通过参考部件。因此，参考结构43可以如所述般由参考部件42和基座元件34一起形成，其中参考部件42可以与电极集流器80或第一接触件38中的至少一个电通信。如所指示，参考部件42是由诸如但不限于磷酸铁的材料形成，该参考部件可以经由丝印法、喷涂法等联接至基层和/或可选接触件以实现用于参考部件42的多孔和/或半渗透结构。在使用接触件40的程度上，可选接触件40可以但不一定溅射至基座元件34上，使得离子材料也可以通过可选第二接触件。
因此，参考图4A，也可以提供根据本公开的各种实施例的锂离子电池单元系统28。上述电池单元系统可以安装在车辆上，该系统给用户提供关于充电状态和电池健康状况的信息。除了隔膜36之外，电池单元系统28还可以包括设置在气密密封壳体6内的锂离子非水溶液74中的阳极50和阴极52，该隔膜由全部集成至该隔膜中的基层34、第一接触件38、可选第二接触件40和参考部件42组成。基层34可以具有陶瓷涂层，并且包括第一侧44和第二侧46。基层34操作地配置成将含水锂离子溶液74中的阳极和阴极分离。第一接触件38固定至该基层34的第一侧44介于该基层34与阳极之间。可选第二接触件40固定至基层34的第二侧46，且参考部件42设置在第二接触件40上。第一和第二接触件均具有允许锂离子54通过接触件的多孔组合物。此多孔组合物是通过实施诸如溅射的工艺来实施，在溅射中，接触件材料逐个原子地涂敷至基层34。每个电极(示为阳极50和阴极52)的参考部件42也具有允许锂离子54通过参考部件42的多孔组合物。应当理解的是，参考部件42可以是与烃粘合剂和溶剂混合使得形成浆料的金属氧化物。参考部件42可以经由诸如丝印、喷涂等方法涂敷至基层34(或在实施时涂敷至第二接触件40)。因此，参考部件42以及基层34和接触件是足够多孔的以允许锂离子54通过参考部件42和基层34。电池单元系统中的参考部件42/第一和第二接触件与隔膜组件36中的参考部件/第一和第二接触件类似，其中参考部件42可以由诸如磷酸铁的材料制成，而第一接触件38可以由诸如铜的材料形成，且可选第二接触件40可以由诸如金的低电阻材料形成。
另外，基层34也可以由使得能够或导致进行各向异性的电和/或热传导的填料形成。例如，基层34可以包括纳米材料，诸如金属、半金属或碳基纳米颗粒、纳米管、纳米纤维、石墨烯的片材或层等。另外，某些填料可以用于提供增强的结构特性。除了或代替导电填料，可以使用陶瓷材料(诸如，硅酸盐或硼硅酸盐玻璃)或任何其它合适材料的结构填料，诸如纤维、珠粒、颗粒剂等。基层34还可以包括多孔材料，诸如但不限于聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯)、聚芳醚(例如，聚苯乙烯、聚苯硫醚)等，这进一步允许锂离子54通过基层34。电池系统还可以包括仪表56，其操作地配置成经由第一接触件38与第二接触件40之间的第一电通信来读取其间的第一电压58。
应当理解的是，具有仪表56的电池单元系统28可以设置在正运行的电动车辆上，以使得车辆用户能够经由仪表56本身或经由与电池通信的车辆控制模块实时地确定电池的健康状况。还应当理解的是，本公开的电池系统可以与基座单元进行远程通信接合，使得基座单元可以远程监测本公开的电池系统的健康状况。
因此，出于进一步监测车辆电池单元的充电状态等目的，本公开的电池系统28中的第一接触件38可以固定至基层34的第一侧44，如图5中所示。第一接触件38的这个靠近位置邻近于阳极前侧66提供了获得电极48前面的电压(而不是电极48后侧的电压)的益处。电极48的前侧66处的电压对于电池控制或健康状况以及SOC(充电状态)估计的某些方面更相关。另外，假定第一接触件38、可选第二接触件40、基层34和参考材料全部是经由诸如如本文所解释的溅射、喷涂或类似工艺的工艺由多孔材料形成。因此，上述部件全部操作地配置成允许锂离子54通过隔膜组件36，且隔膜的集成参考电极48不妨碍电池单元的操作。
因此，假定可以在允许锂离子通过的同时获得电极48的前侧66处的第一电压58，本公开为电极48提供更准确的数据反馈。另外，如由本公开提供的仪表56操作地配置成经由第一接触件38(靠近电极48的前侧66)与可选第二接触件40(与参考部件42相关联)之间的电路来读取其间的第一电压58。仪表56还可以操作地配置成读取电极集流器80(邻近电极48的后侧68)与可选第二接触件40(与参考部件42相关联)之间的第二电压60。来自电极48的前侧66和后侧68的第一和第二电压给用户提供用于电极48的精确电压数据。
参考图4B和4C，本公开的电池单元隔膜组件36也可以被实施为如由本公开提供的测试夹具70的部分。因此，可以提供电池单元测试夹具70，其中电池单元测试夹具70包括支架72、设置在锂离子溶液74中的基层34、第一接触件38、可选第二接触件40、参考部件42和仪表56。电池单元测试夹具70的支架72操作地配置成将阳极50和阴极52保持在锂离子溶液74中。阳极50、阴极52和锂离子溶液74可以设置在气密密封壳体6中，该壳体接着设置或固定至支架72。还应当理解的是，用作隔膜的基层34也可以设置在锂离子溶液74中以将阳极50和阴极52分离。
基层34也可以由使得能够进行各向异性电和/或热传导的填料形成，并且可以涂覆有陶瓷材料以保持/保护填料的完整性。例如，基层34可以包括纳米材料，诸如金属、半金属或碳基纳米颗粒、纳米管、纳米纤维、石墨烯的片材或层等。另外，某些填料可以用于提供增强的结构特性。除了或代替导电填料，可以使用陶瓷材料(诸如，硅酸盐或硼硅酸盐玻璃)或任何其它合适材料的结构填料，诸如纤维、珠粒、颗粒剂等。基层34还可以包括多孔材料，诸如聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯)、聚芳醚(例如，聚苯乙烯、聚苯硫醚)等，这进一步允许锂离子54通过基层34。如先前所指示，隔膜组件36的基层34还可以包括陶瓷涂层以保持隔膜的基层34的完整性，以保持阳极和阴极的分离。具有第一侧44和第二侧46的基层34可以设置在测试电池单元的锂离子溶液74中。
基层34与第一接触件38、可选第二接触件40和参考部件42一起形成隔膜组件36。第一接触件38可以固定至基层34的第一侧44介于该基层34与阳极之间，以提供电极48的前侧66处(被示为图4C中的阳极50或图4B中的阴极52)的数据或电压。电池单元测试夹具70提供第一接触件38与可选第二接触件40之间的电通信，其中仪表56可以获得第一接触件与第二接触件之间的第一电压58。应当理解的是，第一接触件38可以由铜或其它类似的导电材料形成，该导电材料被溅射至基层34的第一侧44上，使得第一接触件38也是多孔的并且允许锂离子54朝阳极通过隔膜。还应当理解的是，可选第二接触件40可以但不一定由金或其它类似材料形成。类似于第一接触件38，可选第二接触件40也可以溅射至基层34的第二侧46上，使得可选第二接触件40也是多孔的并且允许锂离子54通过隔膜。
如图5中所示，可选第二接触件40可以用作至仪表56的电导管用于隔膜的另外高阻参考部件42。因此，可选第二接触件40可以用作(经由仪表56)获得参考部件42与电池单元的其它部分(诸如，阳极集流器80和第一接触件38)之间的电压读数的装置，该阳极集流器可以如所示般设置在阳极的后侧68上，该第一接触件可以设置成如所示般靠近阳极的前侧66。
类似于先前描述的隔膜组件36的参考部件42，电池单元测试夹具70的参考部件42也可以被喷涂、丝印(或类似工艺)至基层34的第二侧46上的第二接触件40(在使用时)，以提供允许锂离子54通过参考部件42、可选第二接触件40和基层34的多孔参考部件42。如果不使用可选第二接触件40，那么将参考部件42直接喷涂/印刷(等)在隔膜组件36的已涂覆基层34上。类似于隔膜组件36和电池单元系统中的先前部件，可选第二接触件40可以由铜或其它类似的材料形成，该类似材料也是多孔的并且允许锂离子54通过。为了在第二接触件40中获得多孔结构，第二接触件40可以但不是一定被溅射至基层34的第二侧46上。
电池单元测试夹具70进一步可以包括仪表56，其操作地配置成经由第一接触件38与参考部件42之间的第一电路62来读取其间(可选地通过第二接触件40)的第一电压58。第一电压58特别有用，其中此电压与电极48的前侧66有关并且可以与来自电极48的后侧68的第二电压60进行比较以确定受测试电池单元的许多操作状况。应当理解的是，由于以前对妨碍锂离子54通过的监测设备的担心，来自电极48的前侧66的第一电压58通常是不可用的。用于读取第一电压58的相同仪表56可以但不一定用于也经由参考部件42与集流器80(在电极48的后侧68处)之间的第二电路64(直接地或经由可选第二接触件40)来读取其间的第二电压60。因此，固定至基层34的第一和第二接触件的多孔本质以及参考部件42的多孔本质使得电池单元测试夹具能够在电极48前面获得电压读数，由此对电极48提供更全面的数据。
应当理解的是，在本公开的所有实施例中使用的隔膜组件36的基层34必须具有适当的厚度，其中基层34可以由单层材料构成，或基层34可以由多层材料组成。关于厚度，如果隔膜组件36的基层34太薄，那么可能导致不充分的电绝缘。另一方面，如果隔膜的基层34太厚，那么可能发生不充分的热传递。从隔膜52的观点来看，即使在不考虑热梯度的情况下，如果基层34太厚，那么在壳体6内也可能没有足够的空间来将所有的电池单元与相当厚的电池单元隔膜52配合。作为非限制性实例，基层34可以但不一定具有在约0.025mm与约0.05mm之间的可接受的厚度。
在本公开的电池单元测试夹具70的又一实施例中，测试夹具可以包括用户接口86和与用户接口通信的隔膜组件36。隔膜组件36可以操作地配置成随着每个测试电池在一段时间内被评估而连续地与多个测试电池90一起使用。隔膜组件36包括由至少经由丝印工艺等固定至基层34的可渗透参考部件42形成的集成参考电极。应当理解的是，取决于参考部件的孔隙度或参考部件中使用的材料的类型或用于将参考部件固定至基层34的工艺-涂装、印刷等，渗透性参考部件42可以是半渗透性的或完全可渗透的。隔膜组件36操作地配置成与多个测试电池90、仪表56和用户接口86中的一个的集流器通信。
电池单元测试夹具70可以但不一定包括支架72，该支架联接至用户接口86、测试电池90或隔膜组件36中的至少一个。应当理解的是，隔膜组件36包括具有第一侧44和第二侧46的基层，其中半渗透性参考部件42联接至基层34的第二侧46。可渗透参考部件42可以操作地配置成允许离子54通过参考电极(其可以包括参考部件42、可选地第一接触件38和第二接触件40)。应当理解的是，隔膜组件36操作地配置成将与测试夹具一起使用的多个测试电池90中的每一个电池中的阳极50和阴极52分离。类似于先前的实施例，可渗透第一接触件38可以经由溅射工艺等固定至基层的第一侧44使得第一接触件也可渗透离子。第一接触件38可以经由第一电路与参考部件42通信。
如图4B和4C中所示，第一接触件操作地配置成邻近于多个测试电池中的一个电池的电极(阳极50或阴极52或两者)。还应当理解的是，可选第二接触件40可以固定至参考部件42和基层的第二侧46。可选第二接触件可以经由第二电路与测试电池的集流器通信。类似于第一接触件38，可选第二接触件40也可以具有可渗透结构，并且经由溅射工艺等固定至基层34以实现可渗透结构。应当理解的是，用户接口86包括模块88，其与第一电路62和第二电路64通信使得模块88可以经由模型等来确定测试单元的状态。接着，该模块经由用户接口86将测试单元的状态(诸如充电状态或测试单元相对于单元极限的的状态)输出给用户。
已经通过实例方式示出了上述具体实施例，且应当理解的是，这些实施例可容易具有各种修改和替代形式。应当进一步理解的是，权利要求书不旨在限于所公开的特定形式，而是涵盖属于本公开的精神和范围内的所有修改、等效和替代。
虽然至少一个示例性实施例已在前文详述中加以提出，但是应当明白存在大量变动。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅是实例并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。实情是，前文详述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便利指引。应当明白的是，在不脱离如随附权利要求书和其合法等同物中陈述的本公开的范围的情况下，可对元件的功能和设置作出各种改变。

Claims (5)

1.一种电池单元测试夹具，其包括：
支架，其操作地配置成将阳极和阴极保持在壳体内的锂离子溶液中；
基层，其具有设置在所述锂离子溶液中的第一侧和第二侧，所述基层操作地配置成将所述锂离子溶液中的所述阳极和所述阴极分离；
第一接触件，其固定至所述基层的所述第一侧介于所述基层与所述阳极之间，所述第一接触件靠近所述阳极或所述阴极中的一者的前侧；
参考部件，其设置在所述第二侧上；
集流器，其设置在所述阳极或所述阴极中的所述一者的后侧上，所述集流器被配置用于确定在所述阳极或所述阴极中的所述一者的所述后侧处的电压，以及
仪表，其与所述参考部件和所述第一接触件通信；
其中所述第一接触件和所述参考部件被配置成确定在所述阳极或所述阴极中的所述一者的所述前侧处的电压。
2.根据权利要求1所述的电池单元测试夹具，其进一步包括固定至所述基层的所述第二侧以及所述参考部件的第二接触件，所述第二接触件经由第一电路与所述参考部件、所述仪表和所述第一接触件通信并且经由第二电路与所述参考部件、所述仪表和所述集流器通信。
3.根据权利要求2所述的电池单元测试夹具，其中所述基层、所述第一和第二接触件以及所述参考部件各自操作地配置成允许锂离子通过。
4.根据权利要求3所述的电池单元测试夹具，其中所述仪表操作地配置成读取所述第一电路处的第一电压和所述第二电路处的第二电压。
5.根据权利要求4所述的电池单元测试夹具，其中所述仪表与控制单元中的算法通信以确定所述电池单元的充电状态。
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