CN206471446U - 检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及检测技术领域，尤其涉及一种检测装置,其包括检测元件和箱体，所述箱体用于容纳液体和完全浸泡在所述液体内的电芯，所述检测元件包括连接部和检测部，所述连接部能够与所述电芯连接，并能够向所述电芯施加作用力，所述作用力的方向与所述电芯的重力方向相反，以使所述电芯能够静置在所述液体中，所述检测部与所述连接部连接，用于检测所述作用力的大小。本申请提供的检测装置能够实时检测电芯在充放电过程中的体积变化。

Description

检测装置

技术领域

本申请涉及检测技术领域，尤其涉及一种检测装置。

背景技术

锂离子电池在化成或使用过程中都会产气，其产气量和形变程度是衡量锂离子电池制造工艺和安全性能的重要指标。

以电芯的化成过程为例，电解液中的溶剂和添加剂会与阳极发生还原反应，从而产生氢气、烯烃、烷烃、一氧化碳等气体，其具体的产气量视阴阳极片材料和电解液配方而定。一般来讲，电芯化成时所产生的气体会在化成时或后续的除气工艺中被抽除掉，对电芯形貌和性能几乎无影响。但是在某些自由化成或无夹具化成工艺中，这部分化成产气会实时破坏电芯界面，从而导致电芯容量和首周的库伦效率的降低，出现黑斑析锂等问题。尤其是现在某些特殊用途的小容量电芯，其生产过程中直接省略除气工艺，此时要求化成过程必须尽可能的减少产气，因此监控电芯的化成产气量十分必要。通过监控电芯的化成产气量，可对比不同化成工艺和流程、阴阳极材料和电解液配方等因素对电芯化成产气的影响，以合理优化电芯化成产气。

目前，测试电芯在充放电过程中的体积变化是通过排水法实现的，该方法为间歇测试法，即先将正在进行充放电过程的电芯从电化学工作站取下，然后通过排水法测试其体积变化。由于使用排水法需要将正在进行充放电过程中的电芯从电化学工作站取下，因此该方法无法实时检测电芯在整个充放电过程中体积变化的全部过程。

实用新型内容

本申请提供了一种检测装置，能够实时检测电芯在充放电过程中的体积变化。

本申请提供了一种检测装置，其包括检测元件和箱体，

所述箱体用于容纳液体和完全浸泡在所述液体内的电芯，

所述检测元件包括连接部和检测部，所述连接部能够与所述电芯连接，并能够向所述电芯施加作用力，所述作用力的方向与所述电芯的重力方向相反，以使所述电芯能够静置在所述液体中，所述检测部与所述连接部连接，用于检测所述作用力的大小。

优选地，在所述电芯完全浸泡在所述液体内时，所述箱体的内壁面与所述电芯之间具有间隔。

优选地，所述箱体具有开口端和底端，所述开口端至所述底端的方向为所述电芯的重力方向，

所述检测元件相较于所述箱体的底端更靠近所述箱体的开口端，所述连接部向所述电芯施加的作用力为拉力。

优选地，所述检测元件为拉力传感器。

优选地，所述连接部为挂钩，

所述检测装置还包括导线，所述导线的一端能够与电化学工作站电连接，所述导线的另一端设置有极耳夹，所述极耳夹挂在所述挂钩上，且所述极耳夹能够与所述电芯的极耳电连接。

优选地，还包括升降台，所述升降台与所述箱体的底端连接，用于支撑所述箱体，且所述升降台能够使所述箱体的底端产生靠近所述检测元件的第一行程和/或远离所述检测元件的第二行程。

优选地，所述箱体为透明箱体。

优选地，还包括外壳体，所述外壳体罩扣在所述箱体的外部。

优选地，还包括恒温组件，所述恒温组件能够使所述外壳体内的温度保持恒定。

优选地，所述恒温组件包括温控装置及与所述温控装置连接的温度检测装置，

所述温度检测装置安装在所述外壳体内，所述温度检测装置用于检测所述外壳体内的温度，并将检测到的温度信息反馈至所述温控装置，

所述温控装置根据所述温度检测装置检测到的温度信息调整所述外壳体内的温度，以使所述外壳体内的温度保持恒定。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的检测装置，其检测元件的连接部能够与完全浸泡在箱体内的液体中的电芯连接，并且该连接部还能够向该电芯施加与电芯的重力相反的作用力，以使电芯能够静置在箱体内的液体中。此时，电芯的重力等于电芯所受的浮力与连接部施加的作用力的和，当电芯在充放电过程中的体积出现变化时(如产气)，由阿基米德原理可知，电芯所受的浮力便会随之变化，在电芯的重力不变的情况下，那么连接部所施加的作用力也会随之变化，检测元件的检测部检测到作用力的变化，因此可推断出电芯在充电过程中的体积的变化。通过这种方式不需要将电芯从电化学工作站取下就能够实现电芯的体积的检测，因此，本申请提供的检测装置能够实时检测电芯在充放电过程中的体积变化。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的检测装置与电化学工作站及终端的装配结构示意图。

附图标记：

10-检测元件；

10a-连接部；

10b-检测部；

11-箱体；

12-导线；

13-升降台；

14-外壳体；

15-温度检测装置；

16-PID控制模块；

17-液体；

2-电芯；

3-数据采集器；

4-通信协议器；

5-电化学工作站；

6-终端。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1所示，本申请实施例提供了一种检测装置，可实时检测电芯2在充放电过程中的体积变化。具体地，此检测装置可包括检测元件10和箱体11，此箱体11可用于容纳液体17和完全浸泡在该液体17内的电芯2。而检测元件10可包括连接部10a，该连接部10a能够与完全浸泡在液体17中的电芯2连接，并且该连接部10a能够向此电芯2施加作用力，该作用力的方向与电芯2的重力方向相反，以使电芯2能够静置在液体17中。当电芯2静置在液体17中时，该电芯2的重力等于电芯2所受的浮力与连接部10a施加的作用力的和。其中，该检测元件10还可包括检测部10b，该检测部10b与连接部10a连接，用于检测连接部10a向电芯2所施加的作用力的大小。本实施例中，通过这种方式不需要将电芯2从电化学工作站5取下就能够实现电芯2的体积的检测，也就是说，本申请提供的检测装置可实时检测电芯2在充放电过程中的体积变化。

具体地，该检测元件10的检测部10b可通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与数据采集器3、通信协议器4及终端6(例如电脑)依次连接。当电芯2在充放电过程中的体积出现变化时(如产气)，由阿基米德原理可知，电芯2所受的浮力便会随着此电芯2的体积的变化而变化，但在电芯2的重力不变，且该电芯2仍然静置在液体17中的情况下，那么连接部10a所施加的作用力则会随着浮力的变化而变化。而该检测部10b则实时检测连接部10a向电芯2所施加的作用力的变化，并可通过CAN总线将检测到的信号传递给数据采集器3，而数据采集器3再通过CAN总线将该信号传送至通信协议器4，且通信协议器4向终端6发送该信息，终端6则将检测部10b检测到的作用力转化为电芯2的体积变化，并以实时曲线图的形式显示出来，从而能够实时反映电芯2在充放电过程中的体积变化。其中，所有数据可以以文本的格式保存。

需要说明的是，上述提到的CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，其采用双线串行通信的方式，且检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作，具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强等优点。而数据采集器3采用ADC(analog todigital converter，模数转换芯片)，优选地，采用ADS1256ID高精度24位ADC。

另外，由于极耳在电芯2充放电过程中一般很少出现产气的情况，因此，该极耳的体积在电芯2充放电过程中不易出现明显的变化，也就是说，本实施例中的检测装置检测到的电芯2的体积变化实际上为电芯2除了极耳之外的部分的体积变化。因此，该极耳是否浸泡在液体17中，对本实施例中的检测装置的检测结果不会造成影响。但是为了方便电芯2与电化学工作站5进行电连接，本实施例中可将电芯2的极耳伸出液体17。

其中，由于电芯2在充放电的过程中会释放一定的热量，为了保证该检测装置能够在安全的工作环境下检测电芯2在充放电过程中的体积变化，该箱体11内容纳的液体17应选用绝缘性和安全性好的液体17，优选地，该液体17为硅油。

在本实施例中，上述箱体11具有开口端和底端，开口端至底端的方向为电芯2的重力方向，而检测元件10相较于箱体11的底端更靠近箱体11的开口端，且该检测元件10的连接部10a向电芯2所施加的作用力为拉力。这样设计使得该检测元件10可远离箱体11的底端设置，以避免箱体11内的液体17影响检测元件10的检测结果，从而提高检测装置检测的精准性。另外，由于检测元件10的连接部10a向电芯2施加的作用力为拉力，因此，可将检测元件10与箱体11分离设置，从而可以省略检测元件10与箱体11的组装步骤，降低检测装置的组装难度。

优选地，上述检测元件10为拉力传感器，该拉力传感器具有抗偏载能力强、精度高、检测范围广、寿命长、结构简单及频响特性好等优点。

优选地，上述检测元件10的连接部10a可为挂钩，而检测装置还可包括导线12，该导线12不仅用于实现电芯2与电化学工作站5的电连接，而且还能够实现检测元件10与电芯2的连接。具体地，该导线12的一端与电化学工作站5电连接，而该导线12的另一端可设置有极耳夹(图中未示出)，该极耳夹与电芯2的极耳电连接，以实现电化学工作站5与电芯2之间的电连接。其中，该极耳夹还可挂在挂钩上，以实现电芯2与检测元件10之间的连接。

需要说明的是，该连接部10a也可为连接线，该连接线可缠绕在极耳夹上，以实现该检测元件10与电芯2的连接。

在本实施例中，在电芯2完全浸泡在液体17内时，箱体11的内壁面与电芯2之间具有间隔，也就是说，该电芯2在完全浸泡在液体17内时不与箱体11的内壁面接触，以避免箱体11的内壁面施加给电芯2一定的作用力，从而导致检测装置检测的精准性降低的情况。

基于上述结构，本实施例的检测装置还包括升降台13，该升降台13与箱体11的底端连接，用于支撑箱体11，且升降台13能够使箱体11的底端产生靠近检测元件10的第一行程和/或远离检测元件10的第二行程，以适应不同高度的电芯2进行检测。

具体地，当电芯2与检测元件10的连接部10a连接好，且箱体11内的液体17的高度保持稳定后，如果电芯2没有完全浸泡在箱体11的液体17中，可通过升降台13驱动箱体11产生靠近检测元件10的第一行程，以使该电芯2能够完全浸泡在箱体11的液体17中且不与箱体11的底壁接触。如果电芯2完全浸泡在箱体11的液体17中，并与箱体11的底壁接触，那么可通过升降台13驱动箱体11产生远离检测元件10的第二行程，从而使箱体11的底壁远离电芯2，以使该电芯2能够完全浸泡在箱体11的液体17的同时，不与箱体11的底壁接触，以保证检测装置检测的精准性。

值得说明的是，电芯2的高度所在的方向均为电芯2的重力方向。

优选地，箱体11为透明箱体11，也就是说，该箱体11采用透明材料制成，通过将箱体11设计为透明的，以便观察和调整电芯2在液体17中的位置，保证电芯2能够完全浸泡在液体17内，从而保证检测装置检测的精准性。

在本申请的一个实施例中，检测装置还包括外壳体14，此外壳体14可罩扣在箱体11的外部。具体地，当将电芯2分别与检测元件10和电化学工作站5连接好后，可将电芯2完全浸泡在箱体11的液体17中，当电芯2静置在箱体11的液体17中，且该电芯2不与箱体11的内壁面接触时，可将外壳体14罩扣在箱体11的外部，使箱体11处于一个相对封闭的环境中，避免外界环境(例如：温度、湿度、风等)影响检测结果，从而提高检测装置的检测精准性。

当本实施例的检测装置包括外壳体14时，还可将检测元件10安装在外壳体14的顶部，优选地，该检测元件10置于外壳体14的内部，以避免外接外界环境(例如：温度、湿度、风等)对检测元件10的干扰，从而提高检测元件10检测的稳定性。

优选地，该检测装置还可包括恒温组件，该恒温组件能够使外壳体14内的温度保持恒定，也就是说，该检测装置可检测电芯2在某一恒定温度下进行充放电时的体积变化。本实施例中，通过设置恒温组件可使外壳体14内的温度保持恒定，从而避免外壳体14内的温度发生剧烈变化，导致检测元件10的检测结果不准的情况。例如，在检测电芯2化成时的体积变化时，可通过恒温组件使外壳体14内的温度恒定在电芯2制作过程中的温度，通常在50℃左右，这样可保证检测装置检测的精准性。

具体地，该恒温组件包括温控装置及与该温控装置连接的温度检测装置15，该温度检测装置15可为温度传感器，且该温度检测装置15安装在外壳体14内，用于实时检测外壳体14内的温度，并将检测到的温度信息反馈至温控装置。而温控装置根据温度检测装置15检测到的温度信息可调整外壳体14内的温度，以使外壳体14内的温度保持恒定。

其中，该温控装置具体可包括控制模块、加热模块及散热模块，该控制模块可为PID(比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation))控制模块，该PID控制模块16可通过CAN总线与终端6(例如电脑)相连。而加热模块、散热模块及温度检测装置15也可通过CAN总线与PID控制模块16相连，且该加热模块和散热模块均可安装在外壳体14上。当温度检测装置15检测到外壳体14内的温度低于预设温度时，该温度检测装置15可将检测到的温度信息反馈至温控装置的控制模块，该控制模块可根据终端6指示控制加热模块进行加热，以使外壳体14内的温度升高到预设温度。当温度检测装置15检测到外壳体14的温度高于预设温度时，该温度检测装置15可将检测到的温度信息反馈至温控装置的控制模块，该控制模块可根据终端6指示控制散热模块对外壳体14进行散热，以使外壳体14内的温度降低到预设温度。

基于本实施例的检测装置，实时检测电芯2在充放电过程中的体积变化的操作流程可如下所示：

第一步，开启终端6，设定外壳体14内的预设温度；

第二步，开启电化学工作站5，设定充放电流程；

第三步，将电芯2的正负极耳夹在导线12的极耳夹上，然后调节升降台13，保证电芯2完全浸泡在箱体11的液体17中，且该电芯2不与箱体11的内壁面接触；

第四步，外壳体14罩扣在箱体11的外部，使箱体11处于一个相对封闭的环境中，待箱体11内的温度恒定在预设温度时，再平衡十五分钟左右，以保证电芯2完全静止；

第五步，在终端6界面上启动检测元件10、数据采集器3、通信协议器4，数据采集开始；

第六步，在电化学工作站5工作界面启动对电芯2的充放电程序；

第七步，测试结束后，停止数据采集，并导出测试数据；

第八步，从电化学工作站5导出充放电数据；

第九步，开启外壳体14，取出电芯2，关闭所有软件即可。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测装置，其特征在于，包括检测元件和箱体，

所述箱体用于容纳液体和完全浸泡在所述液体内的电芯，

所述检测元件包括连接部和检测部，所述连接部能够与所述电芯连接，并能够向所述电芯施加作用力，所述作用力的方向与所述电芯的重力方向相反，以使所述电芯能够静置在所述液体中，所述检测部与所述连接部连接，用于检测所述作用力的大小。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

在所述电芯完全浸泡在所述液体内时，所述箱体的内壁面与所述电芯之间具有间隔。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述箱体具有开口端和底端，所述开口端至所述底端的方向为所述电芯的重力方向，

所述检测元件相较于所述箱体的底端更靠近所述箱体的开口端，所述连接部向所述电芯施加的作用力为拉力。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，

所述检测元件为拉力传感器。

5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，

所述连接部为挂钩，

所述检测装置还包括导线，所述导线的一端能够与电化学工作站电连接，所述导线的另一端设置有极耳夹，所述极耳夹挂在所述挂钩上，且所述极耳夹能够与所述电芯的极耳电连接。

6.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，还包括升降台，所述升降台与所述箱体的底端连接，用于支撑所述箱体，且所述升降台能够使所述箱体的底端产生靠近所述检测元件的第一行程和/或远离所述检测元件的第二行程。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述箱体为透明箱体。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，还包括外壳体，所述外壳体罩扣在所述箱体的外部。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，还包括恒温组件，所述恒温组件能够使所述外壳体内的温度保持恒定。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述恒温组件包括温控装置及与所述温控装置连接的温度检测装置，

所述温度检测装置安装在所述外壳体内，所述温度检测装置用于检测所述外壳体内的温度，并将检测到的温度信息反馈至所述温控装置，

所述温控装置根据所述温度检测装置检测到的温度信息调整所述外壳体内的温度，以使所述外壳体内的温度保持恒定。