CN111381182B - 一种电芯短路检测夹具、装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

为克服现有Hi‑pot测试方法难以检测到电芯外层金属杂质，存在安全隐患的问题，本发明提供了一种电芯短路检测夹具，包括导电件和电连接件，所述电连接件分别与所述导电件及所述电芯的正极或负极电连接，所述导电件围合形成有与所述电芯形状相适配的夹持空间，在所述电芯短路检测夹具将电芯夹持于所述夹持空间时，所述导电件的内壁与所述电芯的外壁贴附。同时，本发明还公开了包括上述电芯短路检测夹具的检测装置及检测方法。本发明提供的电芯短路检测夹具及早发现电芯外层杂质的短路风险，提高短路测试的准确性。

Description

一种电芯短路检测夹具、装置及检测方法

技术领域

本发明属于电池检测工艺技术领域，具体涉及一种电芯短路检测夹具、装置及检测方法。

背景技术

锂离子电池成品内部若存在任何发生内短路的因素或者可能性，就会导致电池发生热失控进而发生起火爆炸，更严重的会危及到人员的生命安全和财产安全。

锂离子电池生产工序中，构成动力电池卷芯的极片通过卷绕或者叠片工艺成型后，接下来重要的一步是Hi-pot测试，需要检测出卷芯成型或叠片过程中是否有颗粒、毛刺或者其他任何会导致后续电池发生内短路的可能。这样才能保证电池制作后工序过程中、使用过程中直至电池寿命终结时都是安全的。

因此，开发一种可靠的检测动力电池生产过程中任何内短路风险的方法与装置是很有必要并且很有意义的。

如图1所示，目前大多数铝壳动力锂离子电池，铝壳1d带正电，与卷芯正极片1a是等电势，然而锂离子电池卷芯最外面一层极片是负极片1b，是低电势，最外层的负极片1b与铝壳1d之间由隔膜1c相互分隔，假如最外层负极片1b与铝壳1d存在接触，则会产生短路，进而使电芯失效，导致内短路，很大概率会发生热失控或者起火爆炸。

目前动力锂电池Hi-pot测试装置均为热压工位加上Hi-pot测试工位。具体操作步骤，先将卷芯放入热压工位后，在垂直于卷芯厚度方向上施加一定的外力，然后通过卷芯正负极极耳输入高电压，持续一定时间后，根据测试出来的电阻值判定卷芯内部是否有短路点。目前此技术开发方面大部分都集中在设备优化，提高测试效率，中国专利CN20162149284.7、CN20152060492.8、CN20152009428.8分别报道了Hi-pot测试的机器设备优化，提高生产效率，测试原理基于上述内容，但是目前Hi-pot测试方法仍存在缺陷与不足之处：常规的电芯短路检测方式仅连接正负极耳进行检测，只能够检测到电芯内部的金属杂质对电芯短路的影响，并不能检测到卷芯外表面的金属杂质对短路的影响，而这些外表面的或者最外层负极上的金属杂质，在入壳后容易刺破隔膜，与壳体外壁接触，在后续锂离子电池生产使用过程中，可能造成短路，留下较大的安全隐患。

发明内容

针对现有Hi-pot测试方法难以检测到电芯外层金属杂质，存在安全隐患的问题，本发明提供了一种电芯短路检测夹具、装置及检测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种电芯短路检测夹具，包括导电件和电连接件，所述电连接件分别与所述导电件及所述电芯的正极或负极电连接，所述导电件围合形成有与所述电芯形状相适配的夹持空间，在所述电芯短路检测夹具将电芯夹持于所述夹持空间时，所述导电件的内壁与所述电芯的外壁贴附。

可选的，所述导电件为金属件，所述金属件的电阻率为1.586×10^-8～185×10^-8Ω.m。

可选的，所述导电件包括第一导体板和第二导体板，所述第一导体板和所述第二导体板可相互结合或相互分离；

当所述第一导体板和所述第二导体板相互结合时，所述第一导体板和所述第二导体板相互电连接，所述第一导体板的内壁和所述第二导体板的内壁之间形成所述夹持空间。

可选的，所述第一导体板的内壁为抛光面，所述第一导体板的外壁覆盖有第一绝缘缓冲层，所述第二导体板的内壁为抛光面，所述第二导体板的外壁覆盖有第二绝缘缓冲层。

可选的，所述电连接件的一端电连接所述导电件，所述电连接件的另一端设置有夹持头，所述夹持头用于夹持并电连接所述电芯的正极极耳或负极极耳。

另一方面，本发明实施例提供了一种电芯短路检测装置，包括短路测试仪以及如上所述的电芯短路检测夹具，所述短路测试仪引出有正极检测端和负极检测端，所述正极检测端用于与所述电芯的正极电连接，所述负极检测端用于与所述电芯的负极电连接。

另一方面，本发明实施例提供了一种电芯短路检测方法，包括以下操作步骤：

通过电芯短路检测夹具对电芯进行夹持，所述电芯短路检测夹具设有导电件，所述导电件围合形成有与所述电芯形状相适配的夹持空间，所述导电件的内壁与所述电芯的外壁贴附；

若电芯的最外层为负极，则将导电件与所述电芯的正极电连接形成等电势；

若电芯的最外层为正极，则将导电件与所述电芯的负极电连接形成等电势；

将短路测试仪的正极检测端和电芯的正极电连接，将短路测试仪的负极检测端和电芯的负极电连接，进行短路测试。

可选的，所述电芯短路检测夹具对所述电芯进行夹持后，对所述电芯短路检测夹具施加压力，以使所述电芯短路检测夹具对所述电芯产生压力。

可选的，对所述电芯短路检测夹具施加的压力大小为0.5Mpa～5Mpa单位面积压力。

可选的，所述电芯短路检测夹具对所述电芯进行夹持后，对所述电芯进行升温处理或降温处理。

根据本发明提供的电芯短路检测夹具、装置及检测方法，设置有导电件和电连接件，通过所述导电件贴附于所述电芯的外壁，当对电芯进行短路测试时，若电芯的最外层为负极，则将导电件与所述电芯的正极电连接形成等电势；若电芯的最外层为正极，则将导电件与所述电芯的负极电连接形成等电势；从而使电芯的最外层与导电件之间形成电势差，当所述电芯的外层存在金属杂质时，则会在测试过程中出现短路现象，从而及早发现电芯外层杂质的短路风险，提高短路测试的准确性。

附图说明

图1是现有铝壳动力锂离子电池的结构示意图；

图2是本发明提供的电芯短路检测夹具的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1a、正极片；1b、负极片；1c、隔膜；1d、铝壳；

2、电芯；21、隔膜；22、负极；221、负极极耳；23、正极；231、正极极耳；

3、导电件；31、第一导体板；32、第二导体板；

4、电连接件；41、夹持头；

5、第一绝缘缓冲层；

6、第二绝缘缓冲层。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例公开了一种电芯短路检测夹具，包括导电件3和电连接件4，所述电连接件4分别与所述导电件3及所述电芯2的正极23或负极22电连接，所述导电件3围合形成有与所述电芯2形状相适配的夹持空间，在所述电芯短路检测夹具将电芯2夹持与所述夹持空间时，所述导电件3的内壁与所述电芯2的外壁贴附。

当采用所述电芯短路检测夹具对电芯进行短路测试时，若电芯的最外层为负极，则将导电件与所述电芯的正极电连接形成等电势；若电芯的最外层为正极，则将导电件与所述电芯的负极电连接形成等电势；从而使电芯的最外层与导电件之间形成电势差，当所述电芯的外层存在金属杂质时，则会在测试过程中出现短路现象，从而及早发现电芯外层杂质的短路风险，提高短路测试的准确性。

如图2所示，为本发明提供的电芯短路检测夹具与电芯2的配合示意图，所述电芯2包括正极23、负极22和隔膜21，所述正极23、所述隔膜21和所述负极22相互叠层后卷绕或者叠片形成扁平状结构，卷绕或者叠片后，所述负极22位于所述电芯2的最外层，所述隔膜21留有延伸段，所述延伸段用于包覆所述负极22的外层，所述正极23连接有正极极耳231，所述负极22连接有负极极耳221。

在一实施例中，所述导电件3为金属件，所述金属件的电阻率为1.586×10^-8～185×10^-8Ω.m。

采用金属件作为导电件3具有电阻小的特点，可避免自身电阻对短路测试产生影响，同时金属件能够更好地模拟电池带电的铝壳，有利于检测出电芯2外表面与金属板之间的短路点，且检测结果更接近电芯2的真实短路风险。

需要说明的是，在其他实施例中，所述导电件也可采用其他具有低电阻的材料。

在不同的实施例中，所述导电件可以是一体成型的整体结构，或是由多个子结构连接形成的组合结构。

在一实施例中，所述导电件3包括第一导体板31和第二导体板32，所述第一导体板31和所述第二导体板32可相互结合或相互分离；

当所述第一导体板31和所述第二导体板32相互结合时，所述第一导体板31和所述第二导体板32相互电连接，所述第一导体板31的内壁和所述第二导体板32的内壁之间形成所述夹持空间。

在不同的实施例中，根据被夹持电芯的不同，所述夹持空间可以呈不同形状，进而采用不同形状的第一导体板和第二导体板，比如，若被夹持的电芯为圆柱状电芯，则可将所述夹持空间设置为圆柱状腔体，此时可采用呈弧形的第一导体板和第二导体板组合对电芯进行夹持；若被夹持的电芯为扁平状的卷绕电芯或是叠片电芯，则所述夹持空间对应地设置成扁平状腔体，此时可采用平板状的第一导体板和第二导体板对电芯的两侧面进行夹持。

所述第一导体板31和所述第二导体板32之间的电连接可以是直接接触电连接，或是通过中间媒介电连接，例如，通过导线分别连接所述第一导体板31和所述第二导体板32。

在一实施例中，所述第一导体板31的内壁为抛光面，所述第一导体板31的外壁覆盖有第一绝缘缓冲层5，所述第二导体板32的内壁为抛光面，所述第二导体板32的外壁覆盖有第二绝缘缓冲层6。

为了保证电芯2外层的短路检测效果，所述第一导体板31和所述第二导体板32的内壁需要具有较好的平整度，不能存在毛刺，对所述第一导体板31和所述第二导体板32的内壁进行抛光处理，能够避免所述第一导体板31和所述第二导体板32本身毛刺对测试结果的影响。

所述第一绝缘缓冲层5和所述第二绝缘缓冲层6用于保证所述第一导体板31和所述第二导体板32与外部物体的电绝缘，避免发生相互干涉影响和触电危险，当所述电芯短路检测夹具与热压机集成时，也可不设置所述第一绝缘缓冲层5和所述第二绝缘缓冲层6。

在不同的实施例中，所述电连接件4可通过多种不同的形式实现，例如，所述电连接件可以是所述导电体的延伸部分，即所述电连接件与所述导电体为一体成型结构；又如，所述电连接件可以为独立的电连接部件，具体的，可以是电连接导线、金属卡扣件、铜排软连接件等。所述电连接件可连接于所述电芯2的极耳或集流体上。

在一实施例中，所述电连接件4的一端电连接所述导电件3，所述电连接件4的另一端设置有夹持头41，所述夹持头41为金属夹，所述夹持头41用于夹持并电连接所述电芯2的正极极耳231或负极极耳221。

本发明另一实施例提供了一种电芯短路检测装置，包括短路测试仪以及如上所述的电芯短路检测夹具，所述短路测试仪引出有正极检测端和负极检测端，所述正极检测端用于与所述电芯2的正极23电连接，所述负极检测端用于与所述电芯2的负极22电连接。

所述短路测试仪可采用现有各种用于电芯短路检测的测试仪。

所述正极检测端和所述负极检测端分别用于给电芯2的正极23和负极22之间施加具有一定电势差的电压，此时所述导电件3与所述正极23或负极22等电势，从而通过导电件3、正极23和负极22之间的漏电流来得到电芯2整体的电阻，通过电阻的大小来判断电芯2是否合格。

本发明的另一实施例提供了一种电芯短路检测方法，所述电芯短路检测方法采用上述电芯短路检测装置进行电芯的短路检测，包括以下操作步骤：

通过电芯短路检测夹具对电芯进行夹持，所述电芯短路检测夹具设有导电件，所述导电件围合形成有与所述电芯形状相适配的夹持空间，所述导电件的内壁与所述电芯的外壁贴附；

若电芯的最外层为负极，则将导电件与所述电芯的正极电连接形成等电势；

若电芯的最外层为正极，则将导电件与所述电芯的负极电连接形成等电势；

将短路测试仪的正极检测端和电芯的正极电连接，将短路测试仪的负极检测端和电芯的负极电连接，进行短路测试。

所述短路测试的原理与现有hi-pot测试类似，将被测产品在高压下试验高电压下产生漏电流与设定的判定电流相比较，当检测的漏电流值小于判定电流时，则判定产品为合格，当检测的电流大于判定电流时，则报警判定不合格。

本发明提供的电芯短路检测方法不仅可以测试出电芯内层之间的漏电流，通过外部导电件模拟带电铝壳，检测出最外层颗粒以及电芯外表面与导电件之间漏电流，全方位检测出短路风险。

所述正极检测端和所述负极检测端之间施加的电压为100V～1000V。

在一实施例中，所述电芯短路检测夹具对所述电芯进行夹持后，对所述电芯短路检测夹具施加压力，以使所述电芯短路检测夹具对所述电芯产生压力。

根据电芯形状的不同，对电芯施加压力的方向也可进行相应调整，当所述电芯为圆柱形电芯时，可沿其径向施加压力；当所述电芯为扁平状的卷绕电芯或是叠片电芯时，可沿其厚度方向施加压力。

对所述电芯短路检测夹具的压力可通过热压机实现，以测试电芯在一定压力状态下的短路风险。

在一实施例中，对所述电芯短路检测夹具施加的压力大小为0.5Mpa～5Mpa单位面积压力。

在一实施例中，所述电芯短路检测夹具对所述电芯进行夹持后，对所述电芯进行升温处理或降温处理，从而测试电芯在高温或低温状态下的短路风险，所述升温处理或降温处理的具体温度可根据电芯在其工作环境下的最高温度和最低温度进行设定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯短路检测夹具，其特征在于，包括导电件和电连接件，所述电连接件分别与所述导电件及所述电芯的正极或负极电连接，所述导电件围合形成有与所述电芯形状相适配的夹持空间，在所述电芯短路检测夹具将电芯夹持于所述夹持空间时，所述导电件的内壁与所述电芯的外壁贴附；

所述导电件包括第一导体板和第二导体板，所述第一导体板和所述第二导体板可相互结合或相互分离；

当所述第一导体板和所述第二导体板相互结合时，所述第一导体板和所述第二导体板相互电连接，所述第一导体板的内壁和所述第二导体板的内壁之间形成所述夹持空间。

2.根据权利要求1所述的电芯短路检测夹具，其特征在于，所述导电件为金属件，所述金属件的电阻率为1.586×10^-8~185×10^-8Ω.m。

3.根据权利要求1所述的电芯短路检测夹具，其特征在于，所述第一导体板的内壁为抛光面，所述第一导体板的外壁覆盖有第一绝缘缓冲层，所述第二导体板的内壁为抛光面，所述第二导体板的外壁覆盖有第二绝缘缓冲层。

4.根据权利要求1所述的电芯短路检测夹具，其特征在于，所述电连接件的一端电连接所述导电件，所述电连接件的另一端设置有夹持头，所述夹持头用于夹持并电连接所述电芯的正极极耳或负极极耳。

5.一种电芯短路检测装置，其特征在于，包括短路测试仪以及如权利要求1~4任意一项所述的电芯短路检测夹具，所述短路测试仪引出有正极检测端和负极检测端，所述正极检测端用于与所述电芯的正极电连接，所述负极检测端用于与所述电芯的负极电连接。

6.一种电芯短路检测方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

通过电芯短路检测夹具对电芯进行夹持，所述电芯短路检测夹具设有导电件，所述导电件围合形成有与所述电芯形状相适配的夹持空间，所述导电件的内壁与所述电芯的外壁贴附；

若电芯的最外层为负极，则将导电件与所述电芯的正极电连接形成等电势；

若电芯的最外层为正极，则将导电件与所述电芯的负极电连接形成等电势；

将短路测试仪的正极检测端和电芯的正极电连接，将短路测试仪的负极检测端和电芯的负极电连接，进行短路测试。

7.根据权利要求6所述的电芯短路检测方法，其特征在于，所述电芯短路检测夹具对所述电芯进行夹持后，对所述电芯短路检测夹具施加压力，以使所述电芯短路检测夹具对所述电芯产生压力。

8.根据权利要求7所述的电芯短路检测方法，其特征在于，对所述电芯短路检测夹具施加的压力大小为0.5Mpa~5Mpa单位面积压力。

9.根据权利要求6所述的电芯短路检测方法，其特征在于，所述电芯短路检测夹具对所述电芯进行夹持后，对所述电芯进行升温处理或降温处理。

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