CN112665548A - 定量确定电芯平整度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了定量确定电芯平整度的方法，属于锂离子电池的电芯平整度测量技术领域，包括以下步骤，S1、将待测量的电芯放在测量工具的测试台上，启动测量工具；S2、测量工具的测量端与电芯接触并挤压电芯，最小压力为20Kgf，在最小压力下得到第一个电芯厚度值f(1)，逐渐增大测量工具的压力进行多次测量，单次压力增大30Kgf，根据公式K(n)＝1‑f(n)/f(n‑1)求得厚度变化率K(n)，根据公式G(n)＝K(n)‑K(n‑1)求得厚度变化率的变化量G(n)；S3、将第一次测得的电芯厚度值f(1)减去厚度变化率的变化量G(n)第一次为负值时测量出的电芯厚度值得到平整度数值。本发明操作简单，测量结果准确，在满足低成本的测量条件下实现定量确定电芯的平整度，能够更好的帮助工程技术人员研究软包电池的装配特性。

Description

定量确定电芯平整度的方法
技术领域
本发明属于锂离子电池的电芯平整度测量技术领域，涉及定量确定电芯平整度的方法。
背景技术
在现有技术中，测量软包电芯平整度的方法主要是肉眼观察法或激光扫描法。肉眼观察法即我们俗称的目测法，就是利用可见光观察电芯的表面状态，是一种粗糙的不可定量的观察方法，利用可见光观察虽然快捷，但是无法定量的给出电芯的平整度的差异；激光扫描法是利用光学设备，将电芯的整个轮廓扫描后制作成3D模型，然后计算整体的厚度值与断面的厚度值的差值，虽然可以定量测量，但是设备昂贵，应用有限。
发明内容
本发明要解决的问题是定量确定电芯平整度的方法，属于锂离子电池的电芯平整度测量技术领域，操作简单，测量结果准确，在满足低成本的测量条件下实现定量确定电芯的平整度，能够更好的帮助工程技术人员研究软包电池的装配特性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：定量确定电芯平整度的方法，属于锂离子电池的电芯平整度测量技术领域，包括以下步骤，
S1、将待测量的电芯放在测量工具的测试台上，启动测量工具；
S2、测量工具的测量端与电芯接触并挤压电芯，最小压力为20Kgf，在最小压力下得到第一个电芯厚度值f(1)，逐渐增大测量工具的压力进行多次测量，单次压力增大30Kgf，第n次测得的电芯厚度值是f(n)，根据公式K(n)＝1-f(n)/f(n-1)求得厚度变化率K(n)，根据公式G(n)＝K(n)-K(n-1)求得厚度变化率的变化量G(n)；
S3、将第一次测得的电芯厚度值f(1)减去厚度变化率的变化量G(n)第一次为负值时测量出的电芯厚度值得到平整度数值。
进一步的，测量次数n不少于5次。
进一步的，通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小注液量，制作出最小注液量时的电芯，然后单次增加5g注液量并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值。
进一步的，通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小冲坑深度，制作出最小冲坑深度时的电芯，然后单次增加0.5mm冲坑深度并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值。
进一步的，测量工具在测得电芯厚度值f(n)的同时，也会同时测得压力值F(n)和压强值P(n)。
进一步的，测量工具是型号为PPG-1015或PPG500的平板测厚仪。
进一步的，所述测量工具的测量面积大于电芯的面积，测量工具通过伺服控制或气缸控制设备机构，测量工具测量厚度的精度值小于0.001mm，测量工具测量压强的量程在0到1.0Mpa之间。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下：
1.本发明操作简单，测量结果准确，在满足低成本的测量条件下实现定量确定电芯的平整度，能够更好的帮助工程技术人员研究软包电池的装配特性。
2.本发明通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小注液量，制作出最小注液量时的电芯，然后单次增加5g注液量并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值，多组测量数据对比分析使结果更有说服力，可以分析出注液量对电芯平整度的影响程度，在满足电芯可以正常使用的前提下，更小的电芯平整度说明电芯的体积能量密度更高，最小的平整度数值对应着最优注液量。
3.本发明通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小冲坑深度，制作出最小冲坑深度时的电芯，然后单次增加0.5mm冲坑深度并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值，多组测量数据对比分析使结果更有说服力，可以分析出冲坑深度对电芯平整度的影响程度，更小的冲坑深度，有利于减小电芯的平整度数值，间接的提高了电芯的能量密度。
4.本发明的测量工具在测得电芯厚度值f(n)的同时，也会同时测得压力值F(n)和压强值P(n)，压力作为自变量，测量到的厚度作为输出变量，检测输出变量的变化曲线的变化规律，来确定出电芯的平整度，测量不同压力下的厚度变化曲线，观察其变化速度，是可以表征其平整度的，测量的数据严谨且有说服力。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明定量确定电芯平整度的方法的电芯的示意图；
图2是本发明定量确定电芯平整度的方法的冲坑的示意图；
图3是本发明定量确定电芯平整度的方法的在不同注液量时不同压力下的电芯厚度曲线图；
图4是本发明定量确定电芯平整度的方法的在不同冲坑深度时不同压力下的电芯厚度曲线图；
图5是本发明定量确定电芯平整度的方法的在注液量140g、冲坑深度5.5mm时的测量数据；
图6是本发明定量确定电芯平整度的方法的在注液量145g、冲坑深度5.5mm时的测量数据；
图7是本发明定量确定电芯平整度的方法的在注液量150g、冲坑深度5.5mm时的测量数据；
图8是本发明定量确定电芯平整度的方法的在注液量140g、冲坑深度6mm时的测量数据；
图9是本发明定量确定电芯平整度的方法的在注液量140g、冲坑深度6.5mm时的测量数据。
附图标记：
1、冲坑。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1～9所示，本发明为定量确定电芯平整度的方法，属于锂离子电池的电芯平整度测量技术领域，包括以下步骤，
S1、将待测量的电芯放在测量工具的测试台上，启动测量工具；S2、测量工具的测量端与电芯接触并挤压电芯，最小压力为20Kgf，在最小压力下得到第一个电芯厚度值f(1)，逐渐增大测量工具的压力进行多次测量，单次压力增大30Kgf，第n次测得的电芯厚度值是f(n)，根据公式K(n)＝1-f(n)/f(n-1)求得厚度变化率K(n)，根据公式G(n)＝K(n)-K(n-1)求得厚度变化率的变化量G(n)；S3、当厚度变化率的变化量G(n)第一次为负值时，可以认为是厚度趋于稳定的标志，之后使用更大的压力压电芯，电芯将发生压缩变化，不能再反映出真实的电芯厚度，将第一次测得的电芯厚度值f(1)减去厚度变化率的变化量G(n)第一次为负值时测量出的电芯厚度值得到平整度数值，平整度反映出了软包电芯表面不均匀的程度，更小的电芯平整度数值意味着更小的厚度，电芯的体积能量密度更高，体积能量密度是电芯能量和电芯体积比值。
优选地，测量次数n不少于5次。
优选地，通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小注液量，制作出最小注液量时的电芯，然后单次增加5g注液量并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值，多组测量数据对比分析使结果更有说服力，可以分析出注液量对电芯平整度的影响程度，在满足电芯可以正常使用的前提下，更小的电芯平整度说明电芯的体积能量密度更高，最小的平整度数值对应着最优注液量。
优选地，通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小冲坑深度，制作出最小冲坑深度时的电芯，然后单次增加0.5mm冲坑深度并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值，多组测量数据对比分析使结果更有说服力，可以分析出冲坑深度对电芯平整度的影响程度，更小的冲坑深度，有利于减小电芯的平整度数值，间接的提高了电芯的能量密度。
优选地，测量工具在测得电芯厚度值f(n)的同时，也会同时测得压力值F(n)和压强值P(n)，压力作为自变量，测量到的厚度作为输出变量，检测输出变量的变化曲线的变化规律，来确定出电芯的平整度，该方法能够作为评估电芯平整度的方法的原理，是因为电芯的不平整是由于软包电芯的外壳是软体材料，不是高硬度的材料，所以才会出现不平整的问题，当给这个软体材料一个压力的时候，他会产生变形，这个变形量是有极限的，它的极限就是软体被压平的时候，所以我们测量不同压力下的厚度变化曲线，观察其变化速度，是可以表征其平整度的，测量的数据严谨且有说服力。
优选地，测量工具是型号为PPG-1015或PPG500的平板测厚仪。
优选地，测量工具的测量面积大于电芯的面积，可以满足厚度的测量要求，测量工具通过伺服控制或气缸控制设备机构，测量工具测量厚度的精度值小于0.001mm，测量工具测量压强的量程在0到1.0Mpa之间，保证了实验数据的精确。
在实际工作过程中:将130um厚的正极极片29层、190um厚的负极极片30层、16um厚的隔离膜、电解液、正极极耳、负极极耳、冲坑深度5.5mm的铝塑膜，通过叠片、装配、化成等工序，制作成成品电芯，成品电芯共有三件，分别被注入了140g、145g和150g的电解液，将电芯电态调整到50％SOC，三件成品电芯分别使用测量工具进行测量，得到图5、图6和图7中的数据，然后绘制出图3中的曲线，索引号和测量的次数对应，然后分别求得注液量140g时的平整度值为0.464mm，注液量145g时的平整度值为0.58mm，注液量150g时的平整度值为0.662mm，三件电芯的极片厚度都是一样的，但是由于注液量的不一致，导致有一些电解液不能被电芯内部吸收，存在于铝塑膜和电芯之间的位置和极片之间，这造成了电芯的厚度的不一致和电芯的平整度不一致，更好的电芯平整度意味着更小的厚度，电芯的体积能量密度更高，通过以上分析，同时也结合了电芯的循环测试，确定了该电芯的注液量为140g，该状态下的电芯循环可以保证，体积能量密度提升了0.6％；
将130um厚的正极极片29层、190um厚的负极极片30层、16um厚的隔离膜、140g电解液、正极极耳、负极极耳、铝塑膜，通过叠片、装配、化成等工序，制作成成品电芯，成品电芯共有三件，分别使用了冲坑深度为5.5mm、6mm和6.5mm的铝塑膜，将电芯电态调整到50％SOC，三件成品电芯分别使用测量工具进行测量，得到图5、图8和图9中的数据，然后绘制出图4中的曲线，索引号和测量的次数对应，然后分别求得冲坑深度为5.5mm时的平整度值为0.464mm，冲坑深度为6mm时的平整度值为0.579mm，冲坑深度为6.5mm时的平整度值为0.915mm，由于冲坑深度决定了软包电池铝塑膜的拉伸量，以及对芯包的束缚程度，进而影响了电芯的平整度和厚度，可以看到更小的冲坑深度，有利于减小电芯的平整度数值，间接的提高了电芯的能量密度，我们可以定量的分析冲坑深度对电芯平整度的影响，帮助我们提高电芯的能量密度。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、将待测量的电芯放在测量工具的测试台上，启动测量工具；
S2、测量工具的测量端与电芯接触并挤压电芯，最小压力为20Kgf，在最小压力下得到第一个电芯厚度值f(1)，逐渐增大测量工具的压力进行多次测量，单次压力增大30Kgf，第n次测得的电芯厚度值是f(n)，根据公式K(n)＝1-f(n)/f(n-1)求得厚度变化率K(n)，根据公式G(n)＝K(n)-K(n-1)求得厚度变化率的变化量G(n)；
S3、将第一次测得的电芯厚度值f(1)减去厚度变化率的变化量G(n)第一次为负值时测量出的电芯厚度值得到平整度数值。
2.根据权利要求1所述的定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：测量次数n不少于5次。
3.根据权利要求1所述的定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小注液量，制作出最小注液量时的电芯，然后单次增加5g注液量并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值。
4.根据权利要求1所述的定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：通过测试确定可以满足电芯正常使用的最小冲坑深度，制作出最小冲坑深度时的电芯，然后单次增加0.5mm冲坑深度并分别制成多个电芯，将多个制成的电芯分别放在测量工具上进行测量，得到多个平整度数值。
5.根据权利要求1所述的定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：测量工具在测得电芯厚度值f(n)的同时，也会同时测得压力值F(n)和压强值P(n)。
6.根据权利要求1所述的定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：测量工具是型号为PPG-1015或PPG500的平板测厚仪。
7.根据权利要求1所述的定量确定电芯平整度的方法，其特征在于：所述测量工具的测量面积大于电芯的面积，测量工具通过伺服控制或气缸控制设备机构，测量工具测量厚度的精度值小于0.001mm，测量工具测量压强的量程在0到1.0Mpa之间。
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