CN110907839A - 电池测试系统及电池测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请是关于电池测试系统及电池测试方法。根据一实施例的电池测试系统包括：挤压装置，经配置以挤压电池的第一表面；及压力装置，经配置以与挤压装置连接；压力装置经配置以通过挤压装置挤压电池至预定的形变量。本申请提供的电池测试系统及电池测试方法能够在对电池内部不造成机械损坏的前提下更加合理地评估软包电池及钢壳电池的安全性，符合安全测试的预期，且适用范围广泛。

Description

电池测试系统及电池测试方法

技术领域

本申请涉及电池测试领域，特别是涉及电池测试系统及电池测试方法。

背景技术

GB31241撞击(impact)测试用于考察电池经过快速撞击之后的安全性能。然而，接受GB31241撞击测试的绝大多数电池都会直接从其中间截断。因此，GB31241撞击测试的测试条件过于严苛，不符合电池使用中的实际情况，无法客观地反应电池实际使用时的安全性能。

因此，业内需要一种适合新的电池的测试系统及方法。

发明内容

本申请的目的之一在于提供电池测试系统及电池测试方法，其适用于软包电池和钢壳电池的测试。

本申请的一实施例提供一电池测试系统，挤压装置，经配置以挤压所述电池的第一表面；及压力装置，经配置以与所述挤压装置连接；所述压力装置经配置以通过所述挤压装置挤压所述电池至预定的形变量。

在本申请的一些实施例中，所述预定的形变量为所述电池厚度的10％至50％。

在本申请的一些实施例中，所述压力装置经配置以预定的速度带动所述挤压装置下降以接触所述电池的第一表面。

在本申请的一些实施例中，所述挤压装置包括经配置以挤压所述电池的第一表面的第一元件。

在本申请的一些实施例中，所述挤压装置还包括经配置以与所述第一元件连接的第二元件，所述第二元件经配置以与所述压力装置连接。

在本申请的一些实施例中，所述第一元件和所述第二元件为一体式或分体式。

在本申请的一些实施例中，所述第一元件的竖向截面形状为三角形、四边形、圆形、1/4圆形、半圆形、3/4圆形、五边形或六边形。

在本申请的一些实施例中，所述第一元件经配置以焊接、螺栓紧固、或粘结的方式连接至所述第二元件。

在本申请的一些实施例中，所述第二元件包括从所述第二元件的第一表面凹陷的凹槽，所述第一元件经配置以部分地设置于所述凹槽中。

在本申请的一些实施例中，所述第二元件还包括位于所述第二元件的第二表面和第三表面的接合部件，所述第一元件经配置以通过弹性元件连接至所述接合部件，所述第二元件的第二表面和第三表面相对，且所述第二元件的第二表面和第三表面垂直于所述第二元件的第一表面。

在本申请的一些实施例中，所述第二元件包括连接至所述压力装置的第一连接元件，及经配置与所述第一连接元件连接的第二连接元件，所述第二连接元件经配置以连接至所述第一元件，所述第一连接元件和第二连接元件为一体式或分体式。

在本申请的一些实施例中，所述第一连接元件为杆状元件，所述第二连接元件为板状元件。

在本申请的一些实施例中，所述杆状元件经配置以螺栓紧固的方式连接至所述板状元件。

在本申请的一些实施例中，还包括数据采集装置，用于采集所述电池的电池参数，所述电池参数包括所述电池的温度和/或电压。

在本申请的一些实施例中，还包括承载装置，所述电池的第二表面经配置以设置在所述承载装置上，其中所述电池的第二表面与所述电池的第一表面相对。

本申请的另一实施例提供一电池测试方法，通过压力装置使挤压装置挤压所述电池至预定的形变量。

本申请实施例提供的电池测试系统及电池测试方法能够在对电池内部不造成机械损坏的前提下更加合理地评估软包电池及钢壳电池的安全性，符合安全测试的预期，且适用范围广泛。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1a是根据本申请一实施例的电池测试系统的截面示意图；

图1b是图1a所示的实施例的电池测试系统的挤压装置的立体分解示意图；

图2是根据本申请另一实施例的电池测试系统的挤压装置的立体示意图；

图3是根据本申请又一实施例的电池测试系统的挤压装置的立体示意图；

图4是根据本申请一实施例的电池测试方法的流程示意图；

图5是使用本申请一实施例的电池测试方法得到的正常电池及缺陷电池的温度随时间变化的曲线图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“中央的”、“纵向的”、“侧向的”、“前方的”、“后方的”、“右方的”、“左方的”、“内部的”、“外部的”、“较低的”、“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方的”、“下方的”、“顶部的”、“底部的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本申请以特定的方向建构或操作。

如本文中所使用，术语“约”、“大致”、“大体上”、“实质”及“相近”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子，以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同及“相近”。

再者，为便于描述，“第一”、“第二”、“第三”等等可在本文中用于区分一个图或一系列图的不同组件。“第一”、“第二”、“第三”等等不意欲描述对应组件。

在本申请中，除非经特别指定或限定之外，“设置”、“连接”、“耦合”、“固定”以及与其类似的用词在使用上是广泛地，而且本领域技术人员可根据具体的情况以理解上述的用词可以是，比如，固定连结、可拆式连结或集成连结；其也可以是机械式连结或电连结；其也可以是直接链接或通过中介结构的间接链接；也可以是两个组件的内部通讯。

考虑到电池在终端使用时，会出现突然撞击或被重物砸到的工况，因而在GB13241中加入撞击(impact)测试。该测试是将直径为15.8mm±0.1mm的圆棒放置在电池的中心，然后使重量为9.1kg±0.46kg的铁块从610mm±25mm高度自由落下以撞击电池。电池合格的标准为不起火且不分解。然而，对于没有外壳保护的电池而言，利用重物和圆棒对电池直接进行撞击的方法并不合适，原因在于电池在没有外壳保护的情况下，在进行撞击测试时通常会被严重毁损甚至发生撞击后直接破碎的情形。但电池在终端实际使用时几乎不会出现外壳破裂，电池被撞击至破碎的情形。因此，撞击测试没有理想地针对电池实际使用时会出现的情况进行测试，无法合理地评估电池的安全性，也无法识别电池存在的缺陷带来的安全风险。

鉴于以上情况，本申请提供了一种电池测试系统，其包括经配置以挤压电池的第一表面的挤压装置，及经配置以与挤压装置连接的压力装置。压力装置通过挤压装置挤压电池至预定的形变量以对电池进行测试。采用挤压电池至预定的形变量的方案更加符合电池使用中的实际情况，且进一步根据电池本身的厚度或宽度等参数确定测试时所需要施加的形变量，使得本申请实施例提供的电池测试系统和电池测试方法能够更加合理且客观地评估出针对不同类型和规格的电池的安全性能，同时能够避免对电池进行撞击而造成对电池内部的机械损坏。若电池经过测试之后不起火不爆炸，即可判定电池合格。并且，本申请实施例提供的电池测试系统和电池测试方法不仅适用于软包电池，还适用于具有壳体的钢壳电池，因而具有适用范围广泛的优点。以下将详细描述本申请提供的电池测试系统的优选实施例。

图1a是根据本申请一实施例的电池测试系统100的截面示意图。图1b是图1a所示的实施例的电池测试系统100的挤压装置的立体分解示意图。如图1a和图1b所示，根据本申请一实施例的电池测试系统100包括：压力装置10、挤压装置12及电池14。

压力装置10可经配置以任意合适的方式与挤压装置12连接。在本申请一些实施例中，压力装置10可经配置以螺纹联接的方式与挤压装置12连接。压力装置10可经配置以预定的速度下降且带动挤压装置12下降以使得挤压装置12接触电池14的第一表面141。预定的速度的范围可为约0.1毫米/分钟至约900毫米/分钟。预定的速度的范围可根据实际需要而确定。压力装置10可经配置以恒定的预定的速度下降。在本申请一些实施例中，压力装置10可经配置以非恒定的预定的速度下降。

压力装置10可经配置以控制挤压过程的位移和施加的载荷。压力装置10可经配置以通过挤压装置12挤压电池14至预定的形变量。压力装置10可经配置以，例如，但不限于，6毫米/分钟的速度通过挤压装置12挤压电池14。挤压电池14的速度可根据实际情况确定。

可以根据电池的宽度选择通过挤压装置12挤压电池14至预定的形变量。在本申请一些实施例中，可使用游标卡尺等任意合适的测量工具测量电池的初始厚度D(mm)。当电池14受到的挤压力大于0牛顿时，开始计算电池14的形变量。预定的形变量可为，例如，但不限于，电池14的厚度D的约10％至约50％、约10％至约40％或约10％至约30％。

本申请可以根据电池14本身的厚度确定测试时所需要施加的形变量，使得本申请实施例提供的电池测试系统和电池测试方法能够更加合理且客观地评估出电池14的安全性能，同时能够避免对电池进行撞击而造成对电池内部的机械损坏。再者，不论是软包电池还是具有外壳的钢壳电池，通过根据其自身厚度确定的预定的形变量，能够保证软包电池及钢壳电池内部承受合理的机械压力。因此，本申请实施例提供的电池测试系统和电池测试方法不仅适用于软包电池，还适用于任何具有外壳的电池。

在本申请的一些实施例中，在通过压力装置10使挤压装置12挤压电池14至预定的形变量后，保持此时的压力达第一时长。第一时长的值为例如，但不限于，约0秒至约600秒，或者任意更长的时长。以此种方式，可以更加可靠地测量电池在受到预定的形变量的一段时长后的安全性能。

挤压装置12可经配置以挤压电池14的第一表面141。挤压装置12可经配置以与压力装置10连接，以在压力装置10的带动下挤压电池14的第一表面141。挤压装置12可包括经配置以挤压电池14的第一表面141的第一元件121，及经配置以与第一元件121连接的第二元件123。

第一元件121的竖向截面形状可为圆形。在本申请的一些实施例中，第一元件121的竖向截面形状可为三角形、四边形、1/4圆形、半圆形、3/4圆形、五边形或六边形等任意合适的形状。竖向截面形状为圆形的第一元件121相较于竖向截面形状为方形的第一元件121而言更容易加工。竖向截面形状为方形的第一元件121需要在边缘处进行倒角处理，然而，实际上，不同的加工厂商制造的第一元件121的倒角差异较大，从而导致具有不同尺寸的倒角的第一元件121对电池测试结果产生显著的影响。然而，竖向截面形状为圆形的第一元件121更容易加工，不会对电池测试结果产生影响。第一元件121的直径可为约10mm至约30mm。第一元件121的材质可为经表面淬火处理、硬度为HRC45且表面镀硬铬的45钢，或316L不锈钢，或热处理硬度为约54～约58℃的Cr12MoV冷作模具钢等任意合适的材料。第一元件121可经配置以螺栓紧固的方式连接至第二元件123。在本申请的一些实施例中，第一元件121可经配置以焊接或粘结等任意合适的方式连接至第二元件123。

第二元件123可包括经配置以连接至压力装置10的第一连接元件123a，及经配置以与第一连接元件123a连接的第二连接元件123b。第一连接元件123a可经配置以螺纹联接的方式与压力装置10连接。在本申请的一些实施例中，第一连接元件123a可经配置以任意合适的方式与压力装置10连接。第一连接元件123a可经配置以螺栓紧固的方式与第二连接元件123b连接。在本申请的一些实施例中，第一连接元件123a可经配置以任意合适的方式与第二连接元件123b连接。第一连接元件123a可为杆状元件。在本申请的一些实施例中，第一连接元件123a可为任意合适形状的元件。第二连接元件123b可为板状元件。在本申请的一些实施例中，第二连接元件123b可为任意合适形状的元件。杆状元件123a经配置以螺栓紧固的方式连接至板状元件123b。第一连接元件123a和第二连接元件123b为分体式。在本申请的一些实施例中，第一连接元件123a和第二连接元件123b可为一体式。第二连接元件123b包括第一表面125，与第一表面125垂直的第二表面127，及与第一表面125垂直的且与第二表面127相对的第三表面129。第二连接元件123b包括从第二连接元件123b的第一表面125向内凹陷的凹槽125a。第一元件121经配置以部分地设置于凹槽125a中可以帮助固定第一元件121，以防止挤压电池14时第一元件121发生滑移动。第一元件121经配置以螺栓紧固至第二连接元件123b，以便于第一元件121的更换和清洁。

在本申请一些实施例中，电池测试系统100还包括承载装置16。电池14具有第一表面141和与第一表面141相对的第二表面142。第二表面142通过例如，但不限于，胶体固定至承载装置16。在本申请其他实施例中，电池14还可通过固定带或其它任何合适的方式固定至承载装置16。电池14是本领域任何类型电池，例如，但不限于，软包电池和钢壳电池。

承载装置16用于承载电池14，且承载装置16用于承载电池14第二表面142的表面是平坦的。在本申请一些实施例中，承载装置16可以是试验台。

在本申请一些实施例中，电池测试系统100还包括数据采集装置(图中未示出)。数据采集装置用于采集电池14的电池参数。电池参数包括可表明电池14安全性能的各种参数，例如，但不限于，温度和/或电压。若电池14经过测试发生起火或爆炸，则电池14的温度会急速上升至较高的温度，最终电压会降为0V。若电池14经过测试未发生起火或爆炸，则电池14的温度和电压不会发生显著的变化。

图2是根据本申请另一实施例的电池测试系统的挤压装置22的立体示意图。图2所示的根据本申请另一实施例的电池测试系统的挤压装置22与如图1a和图1b所示的根据本申请一实施例的电池测试系统100的挤压装置12的区别在于，挤压装置22的第一元件221的竖向截面形状为3/4圆形，第一元件221经配置以焊接的方式连接至第二元件223的第二连接元件223b的第一表面225，第二元件223不包括从第二元件223的第二连接元件223b的第一表面225向内凹陷的凹槽。

图3是根据本申请又一实施例的电池测试系统的挤压装置32的立体示意图。图3所示的根据本申请又一实施例的电池测试系统的挤压装置32与如图1a和图1b所示的根据本申请一实施例的电池测试系统100的挤压装置12的区别在于，第二元件323还包括位于第二元件323的第二连接元件323b的第二表面327和第三表面329上的接合部件331(图中仅显示出第二表面327上的接合部件331)，第一元件321经配置以通过弹性元件333连接至接合部件331。以此方式，第一元件321通过弹性元件333固定于从第二连接元件323b的第一表面325向内凹陷的凹槽325a中，而不是如图1a所示的采用螺栓紧固的方式固定至第二连接元件123b的凹槽125a中。采用弹性元件333向上拉紧第一元件321的方式将第一元件321固定在凹槽125a内，可以防止挤压过程中第一元件321发生滚动。

图4是根据本申请一实施例的电池测试方法400的流程示意图，其使用本申请的如图1a和图1b所示的实施例提供的电池测试系统100。

根据图4所示的实施例，在步骤401中，提供电池14，获取电池14的相关参数。获取电池14的相关参数包括，例如，但不限于，电池14的温度和/或电压。使用游标卡尺等任意合适的测量工具获取电池14的初始厚度D。在本申请一些实施例中，还可获取与电池14有关的任意合适参数。接着，将电池14的第二表面142设置在承载装置16上。

在步骤402中，通过使压力装置10以预定的速度带动挤压装置12下降以使得挤压装置12的第一元件121接触电池14的第一表面141。预定的速度的范围可为约0.1毫米/分钟至900毫米/分钟。预定的速度的范围可根据实际需要而确定。压力装置10可经配置以恒定的预定的速度下降。在本申请一些实施例中，压力装置10可经配置以非恒定的预定的速度下降。

接着，配置压力装置10以通过挤压装置12挤压电池14至预定的形变量。可配置压力装置10以，例如，但不限于，约6毫米/分钟的速度通过挤压装置12挤压电池14。挤压电池14的速度可根据实际情况确定。当电池14受到的挤压力大于0牛顿时，开始计算电池14的形变量。预定的形变量可为，例如，但不限于，电池14的厚度D的约10％至约50％、约10％至约40％或约10％至约30％。当测量到电池14的形变量到达预定的形变量时，使压力装置10停止挤压。

因此，本申请可以根据电池14本身的厚度确定测试时所需要施加的形变量，使得本申请实施例提供的电池测试方法能够更加合理且客观地评估出电池14的安全性能，同时能够避免对电池进行撞击而造成对电池内部的机械损坏。

在测试时，通过数据采集装置采集在电池14的电池参数。电池参数包括可表明电池14安全性能的各种参数，例如，但不限于，温度和/或电压。若经过测试的电池14不起火不爆炸，即，电池14的温度和电压不会发生显著变化，则可判定电池合格。若电池14经过测试发生起火或爆炸，则电池14的温度会急速上升至较高的温度，且最终电压降为0V，则可判定电池不合格。

在本申请的一些实施例中，电池测试方法400还包括在步骤402后，即，在通过压力装置10使挤压装置12挤压电池14至预定的形变量后，保持此时的压力达第一时长。第一时长的值为例如，但不限于，约0秒至约600秒，或者任意更长的时长。以此种方式，可以更加可靠地测量电池14在受到预定的形变量的一段时长后的安全性能。

本申请的电池测试方法400可适用于各种不同设计的电池，包括软包电池和具有较硬壳体的钢壳电池。通过根据其自身厚度确定的预定的形变量，能够保证软包电池及钢壳电池内部承受合理的机械压力。因此，本申请实施例提供的电池测试方法能够更加合理地适用于各种类型的电池的安全检测，具有适用性广泛的优点。

图5是使用本申请一实施例的电池测试方法得到的正常电池及缺陷电池的温度随时间变化的曲线图。

提供相同类型的宽度为26mm、厚度为40mm的第一软包电池和第二软包电池，测量到第一软包电池和第二软包电池满充后的温度为大约25℃。将第一软包电池和第二软包电池设置在承载装置16上。

通过使压力装置10以预定的速度20毫米/分钟的恒定速度带动挤压装置12下降以使得挤压装置12的第一元件121接触第一软包电池和第二软包电池的第一表面。

接着，使压力装置10以通过挤压装置12以6毫米/分钟的速度分别挤压第一软包电池和第二软包电池至预定的形变量8mm。

通过数据采集装置采集测试过程中第一软包电池和第二软包电池的温度。

在图5中，第一软包电池的温度随时间变化的曲线标记为曲线I，其在测试期间未发生显著的变化因此判定第一软包电池为正常电池。第二软包电池的温度随时间变化的曲线标记为曲线II，其在测试过程中，即时间大约为120S左右处温度急速上升至大约420℃，此时的第二软包电池已发生起火，因此判定第二软包电池不合格，为缺陷电池。

相较于GB31241撞击测试，本申请提供的电池测试方法能够根据电池自身的特点设定合适的条件对电池进行合理的安全测试，其保证软包电池及具有外壳的任何电池的内部均能够承受合理的机械压力，避免在对电池造成不必要的机械损坏，实现更加合理的电池内部缺陷和风险的识别，符合安全测试的预期，且适用范围广泛。

本申请的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本申请的教示及揭示而作种种不背离本申请精神的替换及修饰。因此，本申请的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本申请的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。

Claims (24)

1.一种电池测试系统，包括：

挤压装置，经配置以挤压所述电池的第一表面；及

压力装置，经配置以与所述挤压装置连接；所述压力装置经配置以通过所述挤压装置挤压所述电池至预定的形变量。

2.根据权利要求1所述的电池测试系统，其中所述预定的形变量为所述电池厚度的10％至50％。

3.根据权利要求1所述的电池测试系统，其中所述压力装置经配置以预定的速度带动所述挤压装置下降以接触所述电池的第一表面。

4.根据权利要求1所述的电池测试系统，其中所述挤压装置包括经配置以挤压所述电池的第一表面的第一元件。

5.根据权利要求4所述的电池测试系统，其中所述挤压装置还包括经配置以与所述第一元件连接的第二元件，所述第二元件经配置以与所述压力装置连接。

6.根据权利要求5所述的电池测试系统，其中所述第一元件和所述第二元件为一体式或分体式。

7.根据权利要求4所述的电池测试系统，其中所述第一元件的竖向截面形状为三角形、四边形、圆形、1/4圆形、半圆形、3/4圆形、五边形或六边形。

8.根据权利要求5所述的电池测试系统，其中所述第一元件经配置以焊接、螺栓紧固、或粘结的方式连接至所述第二元件。

9.根据权利要求8所述的电池测试系统，其中所述第二元件包括从所述第二元件的第一表面凹陷的凹槽，所述第一元件经配置以部分地设置于所述凹槽中。

10.根据权利要求9所述的电池测试系统，其中所述第二元件还包括位于所述第二元件的第二表面和第三表面的接合部件，所述第一元件经配置以通过弹性元件连接至所述接合部件，所述第二元件的第二表面和第三表面相对，且所述第二元件的第二表面和第三表面垂直于所述第二元件的第一表面。

11.根据权利要求5所述的电池测试系统，其中所述第二元件包括连接至所述压力装置的第一连接元件，及经配置与所述第一连接元件连接的第二连接元件，所述第二连接元件经配置以连接至所述第一元件，所述第一连接元件和第二连接元件为一体式或分体式。

12.根据权利要求11所述的电池测试系统，其中所述第一连接元件为杆状元件，所述第二连接元件为板状元件。

13.根据权利要求12所述的电池测试系统，其中所述杆状元件经配置以螺栓紧固的方式连接至所述板状元件。

14.根据权利要求1所述的电池测试系统，还包括数据采集装置，用于采集所述电池的电池参数，所述电池参数包括所述电池的温度和电压。

15.根据权利要求1所述的电池测试系统，还包括承载装置，所述电池的第二表面经配置以设置在所述承载装置上，其中所述电池的第二表面与所述电池的的第一表面相对。

16.一种电池测试方法，包括：

通过压力装置使挤压装置挤压所述电池至预定的形变量。

17.根据权利要求16所述的电池测试方法，其中所述预定的形变量为所述电池厚度的10％至50％。

18.根据权利要求16所述的电池测试方法，其进一步包括通过所述压力装置带动所述挤压装置以预定的速度下降以接触所述电池的第一表面。

19.根据权利要求18所述的电池测试方法，其中所述预定的速度的范围是0.1毫米/分钟至900毫米/分钟。

20.根据权利要求16所述的电池测试方法，其中以6毫米/分钟的速度挤压所述电池至所述预定的形变量。

21.根据权利要求16所述的电池测试方法，还包括通过数据采集装置采集所述电池的电池参数，所述电池参数包括所述电池的温度和/或电压。

22.根据权利要求16所述的电池测试方法，还包括将所述电池的第二表面设置在承载装置上，其中所述电池的第二表面与所述电池的第一表面相对。

23.根据权利要求21所述的电池测试方法，其进一步包括在通过压力装置使挤压装置挤压所述电池至预定的形变量的步骤后，保持此时的压力达第一时长。

24.根据权利要求23所述的电池测试方法，其中所述第一时长的值为0秒至600秒。

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