CN115453197A - 一种导电膜面阻测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导电膜面阻测试系统，该面阻测试系统包括：膜面拉伸装置、非接触式面阻测试装置和测试控制装置，膜面拉伸装置和非接触式面阻测试装置分别与测试控制装置电连接，测试控制装置用于控制所述膜面拉伸装置对导电膜进行拉伸，并控制非接触式面阻测试装置对导电膜进行同步面阻测试。本发明实施例可以在拉伸过程实时准确的测试导电膜的面阻。

Description

一种导电膜面阻测试系统

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种导电膜面阻测试系统。

背景技术

导电膜具有良好的导电能力和较高的延伸率，当锂离子电子受到外界的物理冲击时，尤其是受到尖锐物体或重物冲击/挤压时候，导电膜两侧的金属膜层会断裂，但是依然附着于高分子基膜的两侧，其高分子基膜能够凭借自身的良好的延伸特性，形成非穿透性断裂行为，并且金属膜层随着导电膜拉伸或挤压过程的形变而出现面阻持续升高的特性，从而可以明显降低锂离子电池的短路风险。

现有的导电膜的拉伸性能的测试通常是将样品裁剪成条状样品，然后手动夹持于拉力机的两端拉伸移动段，其实际的操作常常会因为样品放置不平行等引起测试结果存在误差，导致最终的测试结果可靠性和重复性差，另外，基于导电膜拉伸过程中膜层容易出现不同程度的断裂，如果采用传统的四探针方式测试难以准确测量面阻的数值，且不同位置误差较大，难以实时动态地测试导电膜的面阻。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种导电膜面阻测试系统，以解决现有技术中的难以实时动态地测试导电膜的面阻的技术问题。

为达上述目的，本发明实施例提供了一种导电膜面阻测试系统，所述面阻测试系统包括：

膜面拉伸装置、非接触式面阻测试装置和测试控制装置，所述膜面拉伸装置和所述非接触式面阻测试装置分别与所述测试控制装置电连接，所述测试控制装置用于控制所述膜面拉伸装置对导电膜进行拉伸，并控制所述非接触式面阻测试装置对所述导电膜进行同步面阻测试。

在一些可能的实施方式中，所述膜面拉伸装置包括：

支撑座，以及设置在所述支撑座上的第一支架和第二支架，在所述第一支架和所述第二支架上分别设置有用于夹持所述导电膜的夹具，其中，所述第一支架和所述第二支架中至少一个为可滑动支架。

在一些可能的实施方式中，所述膜面拉伸装置还包括：

第一驱动机构，用于驱动所述第一支架和/或所述第二支架相向或反向滑动，使得导电膜拉伸或回位。

在一些可能的实施方式中，所述夹具包括：

弧形凹槽以及与所述弧形凹槽匹配的弧形凸起，所述弧形凹槽与所述弧形凸起通过第二驱动机构连接，所述第二驱动机构用于驱动所述弧形凹槽和所述弧形凸起相互夹紧或分开。

在一些可能的实施方式中，所述非接触式面阻测试装置包括：

连接支架，所述连接支架上设置有第一探头和第二探头，所述导电膜位于所述第一探头和所述第二探头之间。

在一些可能的实施方式中，所述第一探头和所述第二探头分别通过第三驱动机构成镜像对称地设置在所述连接支架上，所述第三驱动机构用于驱动第一探头和所述第二探头相互靠近或分离，所述第三驱动机构包括沿竖直方向升降的气缸。

在一些可能的实施方式中，所述导电膜嵌入所述第一探头和所述第二探头之间的缝隙中；

所述导电膜与所述第一探头和所述第二探头的断面相互平行，并且所述第一探头和所述第二探头位于有效的导电膜拉伸延展区域范围内。

在一些可能的实施方式中，所述测试控制装置包括：控制模块，用于控制所述膜面拉伸装置拉伸速度，并控制所述非接触式面阻测试装置周期性地测试所述导电膜的面阻；

通过与所述控制模块连接的接收模块接收并记录所述拉伸速度、测试时间以及所述测试时间对应的导电膜的面阻。

在一些可能的实施方式中，所述控制模块还用于控制所述膜面拉伸装置的延迟拉伸时间，并控制所述非接触式面阻测试装置测试无拉伸状态下的导电膜的面阻。

在一些可能的实施方式中，所述测试控制装置还包括：与所述接收模块连接的计算模块，所述计算模块用于根据所述拉伸速度、所述测试时间以及所述面阻计算所述导电膜的延伸率和面阻变化率。

在一些可能的实施方式中，所述测试控制装置还包括：与所述计算模块连接的曲线生成模块，所述曲线生成模块用于根据所述延伸率和所述面阻变化率生成所述延伸率与所述面阻变化率之间的关系曲线。

上述技术方案的有益技术效果在于：

本发明实施例提供的一种导电膜面阻测试系统，面阻测试系统包括：膜面拉伸装置、非接触式面阻测试装置和测试控制装置，膜面拉伸装置和非接触式面阻测试装置分别与测试控制装置电连接，测试控制装置用于控制所述膜面拉伸装置对导电膜进行拉伸，并控制非接触式面阻测试装置对所述导电膜进行同步面阻测试。本发明实施例可以在拉伸过程实时准确的测试导电膜的面阻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种导电膜面阻测试系统的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的一种夹具的示意图；

图3是本实新型实施例的一种非接触式面阻测试装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的一种导电膜面阻测试系统的主视图；

图5是本发明实施例的一种测试控制装置的结构框图；

图6是本发明实施例的一种拉伸过程导电膜膜断裂后的表面形貌图。

附图标号说明：

1、膜面拉伸装置；10、支撑座；11、第一支架；12、第二支架；13、夹具；14、第一驱动机构；131、弧形凹槽；132、弧形凸起；133、第二驱动机构；

2、非接触式面阻测试装置；20、连接支架；21、第一探头；22、第二探头；23、第三驱动机构；

3、测试控制装置；31、控制模块；32、接收模块；33、计算模块；34、曲线生成模块。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

图1是本发明实施例的一种导电膜面阻测试系统的整体结构示意图，如图1所示，该面阻测试系统包括：膜面拉伸装置1、非接触式面阻测试装置2和测试控制装置3，膜面拉伸装置1和非接触式面阻测试装置2分别与测试控制装置3电连接，测试控制装置3用于控制膜面拉伸装置1对导电膜进行拉伸，并控制非接触式面阻测试装置2对导电膜进行同步面阻测试。本发明实施例可以在导电膜拉伸过程中实时的进行导电膜的面阻测试，增强测试结果的准确性，并且可以获得大宽幅样品拉伸状态下面阻变化数值。

如图1所示，该膜面拉伸装置1包括：支撑座10，以及设置在支撑座10上的第一支架11和第二支架12，在第一支架11和第二支架12上分别设置有用于夹持导电膜的夹具13，其中，第一支架11和第二支架12中至少一个为可滑动支架，该滑动支架与支撑座10滑动配合，具体哪个支架可以滑动可以根据实际情况而定。

本实施例中，通过夹持导电膜的夹具13将导电膜夹持后，通过滑动第一支架11和/或第二支架12分别带动夹具13相互远离，使得导电膜处于一种不断拉伸状态。

可选的，膜面拉伸装置1还可以包括：第一驱动机构14，用于驱动第一支架11和/或第二支架12相向或反向滑动，使得导电膜处于拉伸或回位。本实施例中，可以通过第一驱动机构14驱动第一支架11和/或第二支架12在支撑座10上滑动，使得两个夹具13相互分离，对导电膜进行拉伸。本实施例中，通过第一驱动机构14驱动第一支架11和/或第二支架12反向滑动，可以使得两个夹具13匀速分离，解决传统的人为拉伸导致波动大、测试结果不准确的问题。

图2是本发明实施例的一种夹具的示意图，图4是本发明实施例的一种导电膜面阻测试系统的主视图，如图2和图4所示，该夹具13包括：弧形凹槽131以及与弧形凹槽131匹配的弧形凸起132，弧形凹槽131与弧形凸起132通过第二驱动机构133连接，第二驱动机构133用于驱动弧形凹槽131和弧形凸起132相互夹紧或分开。具体的，先将待测的导电膜分别放入弧形凹槽131中，导电膜平整舒展保持导电膜无皱褶即可，然后通过第二驱动机构133驱动弧形凸起132缓慢的向弧形凹槽131靠近，将导电膜夹持住。本发明实施例中，通过将弧形凹槽131与弧形凸起132设置为半圆切面，使得导电膜可以与切面接触，便于固定导电膜；另外，如图4所示，可以将半圆切面设置为多个凸起和凹槽，以增大夹具13与导电膜的接触面，更加稳定的固定导电膜。

图3是本实新型实施例的一种非接触式面阻测试装置的结构示意图，如图3所示，非接触式面阻测试装置2包括：连接支架20，连接支架20上设置有第一探头21和第二探头22，导电膜位于第一探头21和第二探头22之间，第一探头21和第二探头22内部具有线圈，一个是发射线圈，一个是接收线圈，发射线圈与低频信号发生器电连接，为发射线圈加低频电压，发射线圈周围空间产生一交变磁场，并在导电膜中产生涡流，此涡流损耗了部分能量，使贯穿接收线圈的磁力线减少，从而使接收线圈产生的感应电势减小，感应电势的大小与导电膜的厚度及材料性质有关，感应电势随材料厚度的增加，按负指数规律减小，由于材料的性质是一定的，因而按感应电势的变化变即可测得材料的厚度。具体的，还包括一个电势测量模块，与接收线圈电连接，测试感应电势的大小。电势测试模块与信号处理模块电连接，将测量的感应电势值减去初始电势值，得到变化的电势，根据变化的电势，通过计算得到导电膜的厚度，再通过导电膜的厚度即可计算得到面阻。信号处理模块再连接一个显示模块，将面阻值实时输出显示。同时可以避免传统的四探针测试则由于膜层的断裂可能造成测试的精确性受到严重影响，如图6所示，图6是一种拉伸过程导电膜膜断裂后的表面形貌图。例如，相近位置的微小偏移将导致测试则面阻值相差较大。

如图3所示，在一些实施例中，第一探头21和第二探头22可以分别通过第三驱动机构23设置在连接支架20上，第三驱动机构23用于驱动第一探头21和第二探头22相互靠近或分离，第三驱动机构23包括沿竖直方向升降的气缸。本实施例中，可以通过竖直方向升降的气缸调节第一探头21和第二探头22之间的距离，当为了方便的放置导电膜时，第一探头21和第二探头22可以相互远离，当准备正式测试的时候非接触式第一探头21和第二探头22回归正常的测试位置，以便于测试。

本实施例中，导电膜与第一探头21和第二探头22的断面相互平行(即导电膜拉伸方向与第一探头21和第二探头22连线方向保持相对垂直)，并且第一探头21和第二探头22位于有效的导电膜拉伸延展区域范围内，以保证面阻测试的准确性。需要说明的是，理论上导电膜拉伸方向与第一探头21和第二探头22连线方向保持相对垂直，但是实际的设备仪器的安装也可以保持90°正负1°范围内的偏差，膜面拉伸装置1可以水平或竖直方向上拉伸导电膜，本实施例中为水平拉伸导电膜。

图5是本发明实施例的一种测试控制装置的结构框图，如图5所示，在一些实施例中，测试控制装置3包括：控制模块31，用于控制膜面拉伸装置1的拉伸速度，并控制非接触式面阻测试装置2周期性地测试导电膜的面阻；通过与控制模块31连接的接收模块32接收并记录拉伸速度、测试时间以及测试时间对应的导电膜的面阻。

在一些实施例中，控制模块31还用于控制所述膜面拉伸装置1的延迟拉伸时间，并控制所述非接触式面阻测试装置2测试无拉伸状态下的导电膜的面阻。

具体的，当启动导电膜面阻测试系统后，首先通过控制模块设置制膜面拉伸装置1的延迟拉伸时间以及拉伸速度，例如，延迟时间为1秒，即1秒以后膜面拉伸装置1开始拉伸导电膜，以使得非接触式面阻测试装置2测试无拉伸状态下(即导电膜在原始自然状态条件下)的导电膜的面阻，并依据设定非接触面阻测试装置2周期性的测试(或采集)导电膜的面阻。

例如，非接触式面阻测试装置2的采集周期为2s/次，膜面拉伸装置1的拉伸速度为50mm/min，拉伸程序启动后，首先触发非接触式面阻测试装置2测试导电膜在零位自然状态下的面阻，当自然状态下的面阻测试数据收集动作完成后，膜面拉伸装置1开始拉伸，并于拉伸开始后的每2每秒测试并采集一次导电膜的面阻，直至导电膜拉伸至极限断裂后则延伸率与面阻测试终止。测试终止后，导电膜面阻测试系统启动程序复位动作，相关的测试功能部件恢复到初始状态。另外，表1是参数记录表，如表1所示，在测试过程中，通过与控制模块31连接的接收模块32接收并记录拉伸速度、测试时间以及测试时间对应的导电膜的面阻，并记录每一个测试时间对应的两个夹具13之间的距离，以便于后续根据记录的数据生成延伸率与面阻变化率之间的关系曲线。

本发明实施例可以实现原位测试和以及连续性测试导电膜的面阻以掌握整个拉伸过程中的面阻的演变趋势，获得更多的一个性能分析信息，便于产品性能等优化设计。

表1：参数记录表

测试时间	0	1	3	5	7
						夹具间的距离	50	51	53	55	57
面阻	a	b	c	d	e

如图5所示，在一些实施例中，测试控制装置3还包括：与接收模块32连接的计算模块33，计算模块33用于根据拉伸速率、测试时间以及面阻计算导电膜的延伸率和面阻变化率，例如，表1中，在1s时，延伸变化了1，那么延伸率等于1/50，面阻变化了b-a，那么面阻变化率等于(b-a)/a。具体的，计算模块33根据拉伸速率以及测试时间可以计算出两个夹具13之间的距离，根据两个夹具之间的距离、测试时间以及面阻计算出导电膜的延伸率与面阻变化率，如表2所示。

表2：延伸率与面阻变化率的对应关系表

面阻变化率：％	0	1.5	2.5	4.1	7.3
						延伸率：％	0	4	8	12	16

本发明实施例通过计算得到面阻变化率和延伸率，可用于评估锂离子电池在受到物理外力挤压/碰撞产生形变变化过程中面阻升高率对热失控安全性能的影响情况，以及有助于热失控阶段锂离子电池内部接触电阻的过程演变及热失控的机理研究提供一定的参考。

如图5所示，在一些实施例中，测试控制装置3还包括：与计算模块33连接的曲线生成模块34，曲线生成模块34用于根据延伸率和面阻变化率生成延伸率与面阻变化率之间的关系曲线。本发明实施例通过并形成延伸率与面阻变化率的变化曲线图，易于观察面阻变化率与延伸率之间的变化趋势。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例可以在导电膜拉伸过程实时的导电膜的面阻测试，增强测试结果的准确性，并且可以获得大宽幅样品拉伸状态下面阻变化数值。

本发明实施例通过第一驱动机构14驱动第一支架11和/或第二支架12相向或反向滑动，可以使得两个夹具13匀速分离，解决传统的人为拉伸导致波动大、测试结果不准确的问题；

本发明实施例通过将弧形凹槽131与弧形凸起132设置为半圆切面，使得导电膜可以与切面接触，便于固定导电膜；

本发明实施例可以通过竖直方向升降的气缸调节第一探头21和第二探头22之间的距离，当为了方便的放置导电膜时，第一探头21和第二探头22可以相互远离，当准备正式测试的时候非接触式第一探头21和第二探头22回归正常的测试位置，以便于测试；

本发明实施例通过并形成延伸率与面阻变化率的变化曲线图，易于观察面阻变化率与延伸率之间的变化趋势。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例中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、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述面阻测试系统包括：

膜面拉伸装置(1)、非接触式面阻测试装置(2)和测试控制装置(3)，所述膜面拉伸装置(1)和所述非接触式面阻测试装置(2)分别与所述测试控制装置(3)电连接，所述测试控制装置(3)用于控制所述膜面拉伸装置(1)对导电膜进行拉伸，以及控制所述非接触式面阻测试装置(2)对所述导电膜进行同步面阻测试。

2.根据权利要求1所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述膜面拉伸装置(1)包括：

支撑座(10)，以及设置在所述支撑座(10)上的第一支架(11)和第二支架(12)，所述第一支架(11)和所述第二支架(12)上分别设置有用于夹持所述导电膜的夹具(13)；其中，所述第一支架(11)和所述第二支架(12)中至少一个为可滑动支架。

3.根据权利要求2所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述膜面拉伸装置(1)还包括：

第一驱动机构(14)，用于驱动所述第一支架(11)和/或所述第二支架(12)相向或反向滑动，使得所述导电膜拉伸或回位。

4.根据权利要求3所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述夹具(13)包括：

弧形凹槽(131)以及与所述弧形凹槽(131)匹配的弧形凸起(132)，所述弧形凹槽(131)与所述弧形凸起(132)通过第二驱动机构(133)连接，所述第二驱动机构(133)用于驱动所述弧形凹槽(131)与所述弧形凸起(132)相互夹紧或分开。

5.根据权利要求1所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述非接触式面阻测试装置(2)包括：

连接支架(20)，所述连接支架(20)上设置有第一探头(21)和第二探头(22)，所述导电膜位于所述第一探头(21)和所述第二探头(22)之间。

6.根据权利要求5所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述第一探头(21)和所述第二探头(22)分别通过第三驱动机构(23)设置在所述连接支架(20)上，所述第三驱动机构(23)用于驱动第一探头(21)和所述第二探头(22)相互靠近或分离，所述第三驱动机构(23)包括沿竖直方向升降的气缸。

7.根据权利要求6所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述导电膜与所述第一探头(21)和所述第二探头(22)的断面相互平行，并且所述第一探头(21)和所述第二探头(22)位于所述导电膜的拉伸延展区域范围内。

8.根据权利要求1所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述测试控制装置(3)包括：控制模块(31)，所述控制模块(31)用于控制所述膜面拉伸装置(1)的拉伸速度，并控制所述非接触式面阻测试装置(2)周期性地测试所述导电膜的面阻；

通过与所述控制模块(31)连接的接收模块(32)接收并记录所述拉伸速度、测试时间以及所述测试时间对应的导电膜的面阻。

9.根据权利要求8所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述控制模块(31)还用于控制所述膜面拉伸装置(1)的延迟拉伸时间，并控制所述非接触式面阻测试装置(2)测试无拉伸状态下的导电膜的面阻。

10.根据权利要求8所述的一种导电膜面阻测试系统，其特征在于，所述测试控制装置(3)还包括：与所述接收模块(32)连接的计算模块(33)，所述计算模块(33)用于根据所述拉伸速度、所述测试时间和所述面阻计算所述导电膜的延伸率和面阻变化率；所述测试控制装置(3)还包括：与所述计算模块(33)连接的曲线生成模块(34)，所述曲线生成模块(34)用于根据所述延伸率和所述面阻变化率生成所述延伸率与所述面阻变化率之间的关系曲线。

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