CN114279886A - 一种锂电池体积溶胀度测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池体积溶胀度测试装置，该装置包括溶胀器皿，溶胀器皿内开设有用于浸泡锂电池的容纳槽，溶胀器皿上设有与锂电池表面接触的检测平台；还设有光学组件，光学组件具体包括激光发射器、激光接收器、数据处理器；激光发射器，设置溶胀器皿一侧并用于向检测平台所在方向发射固定角度的光学信号；激光接收器，用于接收与检测平台高度同步变化的光学信号；数据处理器，用于处理在溶胀过程中激光接收器接收的光学信号高度位置变化差。一种锂电池体积溶胀度测试方法利用上述装置通过测试过程光学信号高度位置变化表征锂电池体积溶胀度变化，便于对质量溶胀度的测试且有效表征锂电池电芯体积溶胀变化。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池体积溶胀度测试装置及测试方法。
背景技术
为了改善循环过程中锂电池极片间的界面状态，采用具有粘结性隔膜是常用的解决方案。现阶段，多采用共聚型P(VDF-HFP)作为隔膜表面粘结性涂层。共聚型P(VDF-HFP)相比于均聚型PVDF，其结晶度偏小，经电解液的长期浸泡，会发生溶胀现象。因此，有必要开发一种锂电池体积溶胀度测试装置及测试方法。
目前，较为常见的是对PVDF粉体进行溶解铸膜，然后进行电解液浸泡，测试其溶胀性能。该方案对于质量溶胀度的测试较为方便，但是无法有效表征其体积溶胀变化。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种锂电池体积溶胀度测试装置及测试方法。
本发明提出的一种锂电池体积溶胀度测试装置，包括溶胀器皿，溶胀器皿内开设有用于浸泡锂电池的容纳槽，溶胀器皿上设有与锂电池表面接触的检测平台；
还设有光学组件，光学组件具体包括激光发射器、激光接收器、数据处理器；
激光发射器，设置溶胀器皿一侧并用于向检测平台所在方向发射固定角度的光学信号；
激光接收器，用于接收与检测平台高度同步变化的光学信号；
数据处理器，用于处理在溶胀过程中激光接收器接收的光学信号高度位置变化差。
作为本发明进一步优化的方案，锂电池电芯的厚度等于容纳槽的深度，进而在检测过程中仅需要将锂电池电芯放置到容纳槽中后放置检测平台就可以实现锂电池电芯与检测平台接触，不需要人为额外调节使锂电池电芯与检测平台接触。
作为本发明进一步优化的方案，容纳槽内设有用于调节锂电池电芯高度的升降平台，当容纳槽的深度大于锂电池电芯厚度时，通过调节升降平台就可以实现使锂电池电芯与检测平台接触，升降平台可以为现有技术中可以水平升降一定的机构，可以为升降平台也可以由升降机构与一个支撑板组成构成可以放置锂电池电芯又可以带动锂电池电芯竖向运动即可。
当然可以把激光接收器放置在检测平台上，以使激光接收器随着锂电池电芯膨胀与激光发射器的相对位置发生变化，但是由于激光接收器的形状不规则，且比较重，因此，作为本发明进一步优化的方案，还包括平面镜，平面镜垂直固定在检测平台，用于将发射的光学信号反射至激光接收器；且平面镜高度与检测平台同步变化，可以把激光接收器放置在工作台或支架上即可，进而便于检测。
在一些实施例中具体的，所述平面镜为一个，平面镜固定在检测平台正中央。
在一些实施例中优选的，所述平面镜为两个，两平面镜保持镜面平行且相对，两个平面镜位于锂电池电芯的两侧，且位于检测且检测精度相对较高。
一种锂电池体积溶胀度测试装置的测试方法，其特征在于，具体方法包括如下步骤：
S1：将待测锂电池电芯放置在溶胀器皿的容纳槽内，向溶胀器皿中加入适量电解液，将检测平台放在溶胀器皿上方，并使锂电池电芯的上表面与检测平台的下表面接触；
S2：开启激光发射器发射光学信号，通过激光接收器接收光学信号，采用数据处理装置记录溶胀开始时光学信号的高度位置H0，然后在溶胀过程中每隔0.5h记录一次光学信号高度位置，直至溶胀结束记录光学信号高度位置H1。
本发明中，所述锂电池体积溶胀度变化可以通过测试过程光学信号高度位置变化进行表征，具体为△H＝H1-P0。
具体的，所述锂电池电芯为通过卷绕或叠片工艺生产的锂电池电芯；所述锂电池电芯采用的隔膜为普通聚烯烃基膜或表面经过涂覆改性的功能膜
本发明中，所提出的锂电池体积溶胀度测试装置及测试方法，通过测试过程光学信号高度位置变化表征锂电池体积溶胀度变化，便于对质量溶胀度的测试且有效表征锂电池电芯体积溶胀变化。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。
需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示的一种锂电池体积溶胀度测试装置，包括光学组件和力学组件；
力学组件包括溶胀器皿1、检测平台4、第一平面镜60、第二平面镜61和升降平台3，其中：
溶胀器皿1放置在实验室的工作台上，溶胀器皿1内开设有用于浸泡锂电池的容纳槽，容纳槽为具有上开口的槽，升降平台3设在容纳槽内，锂电池电芯2放置在升降平台3上，升降平台3用于调节锂电池电芯2的高度，检测平台4放置在溶胀器皿1上方，通过升降平台3调节锂电池电芯2的高度使锂电池电芯2的上表面与检测平台4的下表面接触，在本实施例中当电池未发生溶胀时，检测平台4的四周与溶胀器皿1的上表面接触
第一平面镜60和第二平面镜61为两块平面镜，且第一平面镜60和第二平面镜61均放置在检测平台4上，第一平面镜60和第二平面镜61相对且平行设置，且第一平面镜60和第二平面镜61位于锂电池电芯2的两侧，当锂电池电芯2溶胀使检测平台4发生升降，第一平面镜60和第二平面镜61相对溶胀器皿1的位置发生变化；
光学组件具体包括激光发射器5、激光接收器7、数据处理器8；
激光发射器5，设置溶胀器皿1一侧并用于向检测平台4所在方向发射固定角度的光学信号，且第一平面镜60位于第二平面镜61和激光发射器5之间，激光发射器5发出的光学信号首先投射到第二平面镜61上，然后光束根据光的反射再反射到第一平面镜60上；
激光接收器7，用于接收与检测平台4高度同步变化的光学信号，第二平面镜61位于第一平面镜60和激光接收器7之间，光束照射到第一平面镜60上后再发射到激光接收器7上；
数据处理器8，用于处理在溶胀过程中激光接收器7接收的光学信号高度位置变化差。
一种锂电池体积溶胀度测试方法，具体方法包括如下步骤：
S1：将待测锂电池电芯2放置于升降平台3上，向溶胀器皿1中加入适量电解液，将检测平台4设于溶胀器皿1上方；
S2：通过升降平台3的高度变化，控制锂电池电芯2与检测平台4接触；
S3：开启激光发射器5发射光学信号，通过激光接收器7接受光学信号，采用数据处理器8记录溶胀开始时光学信号的高度位置H0，然后在溶胀过程中每隔0.5h记录一次光学信号高度位置，直至溶胀结束记录光学信号高度位置H1；
所述锂电池体积溶胀度变化可以通过测试过程光学信号高度位置变化进行表征，具体为△H＝H1-H0。
在实施例中，所述锂电池电芯2为现阶段通过卷绕或叠片工艺生产的锂电池电芯2，所述锂电池电芯2采用的隔膜为普通聚烯烃基膜或表面经过涂覆改性的功能膜。
分别选择两款不同共聚比例的P(VDF-HFP)粉体A和粉体B制成水系分散浆料，然后再通过辊涂或喷涂的工艺涂覆于12μm聚乙烯基膜的两面，将涂覆膜用于锂电池电芯2卷绕，利用上述装置和上述方法对实验锂电池电芯2进行体积溶胀度测试。
对比例
采用12μm聚乙烯基膜进行锂电池电芯2卷绕，对锂电池电芯2进行体积溶胀度测试。
通过分析光学信号位置变化，对比体积溶胀度的差异，测试结果如下表所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锂电池体积溶胀度测试装置，其特征在于，包括溶胀器皿，溶胀器皿内开设有用于浸泡锂电池的容纳槽，溶胀器皿上设有与锂电池表面接触的检测平台；
还设有光学组件，光学组件具体包括激光发射器、激光接收器、数据处理器；
激光发射器，设置溶胀器皿一侧并用于向检测平台所在方向发射固定角度的光学信号；
激光接收器，用于接收与检测平台高度同步变化的光学信号；
数据处理器，用于处理在溶胀过程中激光接收器接收的光学信号高度位置变化差。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池体积溶胀度测试装置，其特征在于，锂电池电芯的厚度等于容纳槽的深度。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池体积溶胀度测试装置，其特征在于，容纳槽内设有用于调节锂电池电芯高度的升降平台。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池体积溶胀度测试装置，其特征在于，还包括平面镜，平面镜垂直固定在检测平台，用于将发射的光学信号反射至激光接收器；且平面镜高度与检测平台同步变化。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池体积溶胀度测试装置，其特征在于，所述平面镜为一个，平面镜固定在检测平台正中央。
6.根据权利要求4所述的一种锂电池体积溶胀度测试装置，其特征在于，所述平面镜为两个，两平面镜保持镜面平行且相对。
7.如权利要求3-6任一项所述的一种锂电池体积溶胀度测试装置的测试方法，其特征在于，具体方法包括如下步骤：
S1：将待测锂电池电芯放置在溶胀器皿的容纳槽内，向溶胀器皿中加入适量电解液，将检测平台放在溶胀器皿上方，并使锂电池电芯的上表面与检测平台的下表面接触；
S2：开启激光发射器发射光学信号，通过激光接收器接收光学信号，采用数据处理装置记录溶胀开始时光学信号的高度位置H0，然后在溶胀过程中每隔0.5h记录一次光学信号高度位置，直至溶胀结束记录光学信号高度位置H1。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池体积溶胀度测试方法，其特征在于：所述锂电池体积溶胀度变化为△H＝H1-H0。
9.根据权利要求7所述的一种锂电池体积溶胀度测试方法，其特征在于：所述锂电池电芯为通过卷绕或叠片工艺生产的锂电池电芯；所述锂电池电芯采用的隔膜为普通聚烯烃基膜或表面经过涂覆改性的功能膜。
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