CN109813479A - 一种电池膨胀力分布的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电池膨胀力分布的测量装置，包括相互平行的第一安装板、第二安装板和第三安装板，且所述第二安装板位于所述第一安装板和所述第三安装板之间；贯穿于所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板配合使用的螺栓和螺柱，固定于所述第一安装板底部的压力测量装置；所述第二安装板和所述第三安装板还设有相对设置的第一绝缘板和第二绝缘板，所述第一绝缘板与所述第二绝缘板之间具有容纳电池的空间，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板与电池接触面还包括所述压敏记录纸，本发明的测量装置简单，测量方法简单，不仅能消除隔离板对测试结果的影响，还能准确测量电池不同位置所受膨胀力的分布情况。

Description

一种电池膨胀力分布的测量装置及测量方法

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及硬壳和电池膨胀力分布的研究，尤其涉及一种电池膨胀力分布的测量装置及测量方法。

背景技术

随着新能源汽车行业迅速发展，锂离子电动汽车正逐步取代尾气排放严重的燃油汽车，同时对电池的使用寿命要求也越来越高。而在动力电池的生命周期内，动力电池经过长期循环或存储，电池体积会呈现一定比例的膨胀，当电池体积膨胀到一定程度后壳体破裂电解质流出，可能引起燃烧和爆炸等重大安全问题。

针对动力电池的膨胀，目前常用的一种处置方式为在动力电池包内设置压力传感器，通过检测动力电池包内压力有助于掌握电池的状态，及时作出应对措施，避免电池之间压力过大造成爆炸、燃烧等问题。一方面，现有的测量方法是针对电池组的压力进行检测，也就是说，其检测到的是整个电池组内多个电池膨胀程度的平均值，当单个电池体积出现膨胀时，整体设置的压力传感器检测到的压力数据不仅不能反映问题，还会造成错误的假象，错过及时处理的时机。针对上述问题，中国专利CN108063286A公布了一种用于电池组电池膨胀的检测装置及动力电池包，该检测装置通过包括相对设置的第一安装板与第二安装板的固定架和包括环形金属带、弹性部件和拉力传感器的电池膨胀检测单元对电池组中进行检测，实时的对电池组中的单个电池的体积膨胀进行监控，能够更加准确、可靠的反映出动力电池包内单体电池的膨胀的情况。然而这只能检测出单体电池的膨胀情况，却不能检测出单体电池膨胀力分布的情况。

另一方面，目前应用于电池膨胀力测量的压力测量装置为了避免压力测量装置与电池直接接触造成电池破损，往往在电池与压力测量装置之间设置一隔离板，如果隔离板太厚，容易均分电池的膨胀力，则难以准确测量出电池膨胀力的分布情况，若隔离板太薄，在超过其承受力阈值范围后容易变形，同样也会影响膨胀力分布的准确性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电池膨胀力分布的测量装置及测量方法，操作简单，准确性高，不仅能消除隔离板对测试结果的影响，还能准确测量电池不同位置所受膨胀力的分布情况。

本发明提供一种电池膨胀力分布的测量装置，包括相互平行的第一安装板、第二安装板和第三安装板，且所述第二安装板位于所述第一安装板和所述第三安装板之间；贯穿于所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板的螺栓和螺柱，用于固定和调节所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板；固定于所述第一安装板底部的压力测量装置；所述第二安装板朝向所述第三安装板的一面还包括平行于所述第三安装板的第一绝缘板，所述第三安装板朝向所述第二安装板的一面还包括平行于所述第二安装板的第二绝缘板，所述第一绝缘板与所述第二绝缘板之间具有容纳电池的空间，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板与所述电池接触面还包括压敏记录纸。

进一步的，通过旋拧所述螺柱或所述螺栓控制第二安装板和所述第三安装板在垂直方向上下移动；

进一步的，所述压力测量装可以为任意的测量力的装置；

进一步的，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板表面平整无毛刺,且长和宽均大于所述电池的长和宽；

进一步的，所述第二安装板、所述第三安装板的宽度略大于所述电池的宽度；

进一步的，所述压敏记录纸的的长和宽均大于所述电池的长和宽。

本发明提供的一种电池膨胀力分布的测量方法，包括：

S1，制备比色卡：取空白的压敏记录纸，利用压力设备分别对其施加一定的压力F1、F2….Fn，制备出压力与颜色对应的比色卡；

S2，对电池施压：将所述电池放置于上述电池膨胀力分布的测量装置中所述第一绝缘板与所述第二绝缘板之间，包裹于所述压敏记录纸内，并对其施加初始应力F0；

S3，性能测试：将S2中包括所述电池的测量装置放于特定实验环境中进行测试；

S4，对比分析：测试完成后，取出包裹于所述电池的压敏记录纸，与所述比色卡进行对比得到所述电池不同位置的所受膨胀力的分布情况。

进一步的，S2中施加压力的方式可以是直接调节所述螺柱或所述螺栓进行施压，通过调节所述螺柱，对所述第三安装板施加朝向所述第二安装板的初始应力F0，对应的所述压力测量装置的数值达到所述预设初始应力F0则停止调节；也可以利用压力设备进行施加，所述压力设备向所述第三安装板施加初始应力F0，并在压力达到所述预设初始应力F0停止施压；

进一步的，S3中特定试验环境中的测试可以是放置于恒温房中的循环实验，也可以是在烘箱中的高温存储实验。

有益效果

本发明提供的一种电池膨胀力分布的测量装置及测量方法，将压敏记录纸包裹住电池并对其施加特定压力，再将所述压敏记录纸与比色卡对比分析得到所述电池受力情况，本发明原理清晰，操作简单，不仅能够测量电池的膨胀力还能测量电池不同位置所受膨胀力的分布情况。

附图说明：

图1为本发明提供的一种电池膨胀力分布的测量装置结构示意图

图2为图1中A部分的结构示意图

图3为本实施例制备的比色卡

图4为本实施例对比分析图

其中，图中各标记含义为：

a为比色卡 b为测试结束后的压敏记录纸

1第一安装板

2第二安装板

3第三安装板

4螺栓

5螺柱

6压力测量装置

7第一绝缘板

8第二绝缘板

9压敏记录纸

10电池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性的说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方式或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非本领域明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1和图2对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供一种电池膨胀力分布的测量装置，包括第一安装板1、第二安装板2、第三安装板3、螺栓4、螺柱5、压力测量装置6、第一绝缘板7、第二绝缘板8和压敏记录纸9；第一安装板1和第二安装板2均位于第三安装板3正下方，且第二安装板2位于第一安装板1和第三安装板3之间；螺栓5和螺柱4贯穿于第一安装板1、第二安装板2和第三安装板3，用以固定和调节第一安装板1、第二安装板2和第三安装板3；第三安装板3在压力作用下沿螺柱5朝第二安装板2的方向运动；在本实施例中，螺栓4贯穿于第一安装板1和第二安装板2；螺柱贯穿于第二安装板2和第三安装板3，螺柱5紧固到螺栓4中，将第一安装板1、第二安装板2和第三安装板3固定连接，通过旋转螺柱5可以调节第三安装板3的高度，一般来说根据预设压力来调节第三安装板3的高度以控制所述电池的受力情况；第二安装板2朝向所述第三安装板3的一面还包括平行于第三安装板3的第一绝缘板7，第三安装板3朝向第二安装板2的一面还包括平行于第二安装板2的第二绝缘板8，第一绝缘板7与第二绝缘板8之间具有一容纳电池的空间，第一绝缘板7和第二绝缘板8与电池10接触面还包括压敏记录纸9；压力测量装置6固定在第一安装板1底部，用于测量电池的膨胀力以及向第三安装板3施加的压力。

进一步的，压力测量装置6是任意的测量力的装置。

进一步的，第一绝缘板7和第二绝缘板表8面平整无毛刺,优选为玻璃板，且长和宽均大于电池10的长和宽；

进一步的，第二安装板2、第三安装板3的宽度略大于电池10的宽度；

进一步的，压敏记录纸的9的长和宽均大于电池10的长和宽；

本发明提供的一种电池膨胀力分布的测量装置的过程如下：

S1，制备比色卡：取一张空白的压敏记录纸a，利用压力设备对其不同位置分别施加4000N、8000N、12000N、16000、20000N、24000N、2800N的压力，制备比色卡；也可以取7张空白的压敏记录纸a，分别对其施加4000N、8000N、12000N、16000、20000N、24000N、2800N的压力，然后截取各有印记的压敏记录纸a的一部分拼接成比色卡，如图3所示；

S2，对电池施压：将电池10放置于上述电池膨胀力分布的测量装置中的第一绝缘板7与第二绝缘板8之间，包裹于所述压敏记录纸9内，通过调节螺柱5向第三安装板3施加初始应力2000N；

S3，性能测试：将S2中包括所述电池10的测量装置放于60℃的恒温房中进行循环试验48h；也可以放置于烘箱中进行高温存储240h；

S4，对比分析：测试完成后，取出包裹于所述电池10的压敏记录纸9，与S1中制备的比色卡进行对比分析得所述电池10不同位置所受膨胀力的分布情况。

具体的，在本实施例中，压力测量装置6位于第一安装板1的底部，所述电池10放置于60℃恒温房中做循环实验时，该第一安装板1固定在地面或者固定在其他平板上，确保第一安装板1的位置固定不会发生移动，这样当所述电池10在循环试验过程中受力膨胀，则会产生推动第二安装板2和第三安装板1向外移动的力，但是由于压力测量装置6和螺栓5的固定作用，第二安装板2和第三安装板3无法移动，而压力测试装置6阻止第二安装板2向下移动，因此压力测量装置6所测得的力即为第二安装板2所受的力，也等于电池10与压敏记录纸9所受的力。由于压敏记录纸9不同位置所受力度可能不一致，因此印到其上的颜色呈现出不同的深度，将其与上述比色卡进行对比分析即可得到电池10不同位置的受力情况。

如图4所示，在测试完成后，所述压力测量装置上显示的值为28000N，即所述电池10所受到的膨胀力是28000N，再观察压敏记录纸9的显色情况，可以看到1、2、3三个区域的受力不均匀，将其与比色卡进行对比分析，可以得到12、3三个区域所受的膨胀力分别是28000N、20000N和8000N。利用本发明的测量装置及测量方法，可以更清晰的分析出电池不同位置的受力情况。

Claims (9)

1.本发明提供一种电池膨胀力分布的测量装置，包括相互平行的第一安装板、第二安装板和第三安装板，且所述第二安装板位于所述第一安装板和所述第三安装板之间；其特征在于，还包括贯穿于所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板的螺栓和螺柱，用于固定和调节所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板；固定于所述第一安装板底部的压力测量装置；以及所述第二安装板朝向所述第三安装板的一面还包括平行于所述第三安装板的第一绝缘板和所述第三安装板朝向所述第二安装板的一面还包括平行于所述第二安装板的第二绝缘板，所述第一绝缘板与所述第二绝缘板之间具有一容纳电池的空间，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板与所述电池接触面还包括压敏记录纸。

2.根据权利要求1所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于，通过旋拧所述螺柱或所述螺栓控制第二安装板和所述第三安装板在垂直方向上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于，所述压力测量装置为任意测量力的装置。

4.根据权利要求1所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板表面平整无毛刺,且长和宽均大于电池的长和宽。

5.根据权利要求1所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于，述第二安装板、所述第三安装板的宽度略大于电池的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于，所述压敏记录纸的长和宽均大于电池的长和宽。

7.一种电池膨胀力分布的测量方法，其特征在于，包括：

S1，制备比色卡：取空白的压敏记录纸，利用压力设备分别对其施加一定的压力F1、F2….Fn，制备出压力与颜色对应的比色卡；

S2，对电池施压：将电池放置于上述电池膨胀力分布的测量装置中所述第一绝缘板与所述第二绝缘板之间，包裹于所述压敏记录纸内，并对其施加初始应力F0；

S3，性能测试：将S2中包括所述电池的测量装置放于特定实验环境中进行测试；

S4，对比分析：测试完成后，取出包裹于所述电池的压敏记录纸，与所述比色卡进行对比得到所述电池不同位置的所受膨胀力的分布情况。

8.根据权利要求7所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于， S2中施加压力的方式可以是直接调节所述螺柱或所述螺栓进行施加，也可以利用压力设备进行施加。

9.根据权利要求7所述的一种电池膨胀力分布的测量装置，其特征在于，S3中特定试验环境中的测试可以是放置于恒温房中的循环实验，也可以是在烘箱中的高温存储实验。