CN207424217U - 一种电芯寿命测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电芯寿命测试装置，其包括：弹性下压机构，弹性上压机构，驱动机构，弹性上压机构相对于弹性下压机构设置，并在两者之间形成待测电芯安置区域；驱动机构驱动调节弹性上压机构和弹性下压机构之间相对于位置关系。本实用新型提供装置可以有效模拟电池在整车内使用的寿命变化，本装置组成结构简单，且操作简单，模拟度高，制作周期短。

Description

一种电芯寿命测试装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池领域，具体涉及电芯寿命的测试技术。

背景技术

锂离子电池具有较高的比能量、较长的循环寿命、较低的自放电率、和较宽的工作温度、以及低温效应较好等优点，受到越来越多的关注，也因此成为新能源汽车首选的动力源。开发新材料、新体系的锂离子电池，不断提升锂离子电池性能也已成为各研究院所、锂电池生产企业迫在眉睫的任务。

目前锂电池的循环寿命测试，主要采用自由状态测试，及没有任何的外界压力或束缚下进行测试，一般随着循环的进行，电池内部的极片会发生一定的厚度膨胀及一系列的化学反应，造成电池整体的厚度会发生一个较大的变化，一般无束缚自由状态循环寿命终期较初始状态会有3％-30％的厚度膨胀。

但是由于电池在整车内使用时，是以系统或模组的形式进行的，在电池系统或模组的制作过程中，通常由于尺寸因子的限定，会对电池施加一定的初始压力，限定电池的厚度变化范围。

因此目前实验室所采用的自由状态下的电池循环寿命测试方案不能完全模拟电池在整车内使用下的寿命变化。

实用新型内容

针对现有锂电池的循环寿命测试方案采用自由状态下测试所存在的问题，需要一种新的电芯寿命测试方案。

为此，本实用新型的目的在于提供一种电芯寿命测试装置，可以有效模拟电池在整车内使用的寿命变化，且操作简单，模拟度高。

为了达到上述目的，本实用新型提供的电芯寿命测试装置，包括：

弹性下压机构；

弹性上压机构，所述弹性上压机构相对于弹性下压机构设置，并在两者之间形成待测电芯安置区域；

驱动机构，所述驱动机构驱动调节弹性上压机构和弹性下压机构之间相对于位置关系。

进一步的，所述弹性下压机构包括底板、下压板以及若干的弹簧，所述下压板通过若干的弹簧安置在底板上。

进一步的，所述底板和下压板为酚醛树脂板。

进一步的，所述弹簧为至少四个，分布支撑连接底板和下压板之间的四个边角。

进一步的，所述弹性上压机构包括顶板、上压板以及若干的弹簧，所述上压板通过若干的弹簧与顶板连接。

进一步的，所述顶板和上压板为酚醛树脂板。

进一步的，所述弹簧为至少四个，分布支撑连接顶板和上压板之间的四个边角。

进一步的，所述驱动机构包括支撑架以及驱动源，所述驱动源安置在支撑架上，其驱动端连接至弹性下压机构或弹性上压机构。

本实用新型提供装置可以有效模拟电池在整车内使用的寿命变化，本装置组成结构简单，且操作简单，模拟度高，制作周期短。

本装置适用于软包锂离子电池、方形金属壳锂离子电池循环寿命的测试。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型实例提供的电芯寿命测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，其所示为本实例提供的电芯寿命测试装置的结构示意图。该测试装置适用于实验室对电芯寿命进行测试，且通过本装置可以实现电池在充放电循环过程中的厚度控制，同时满足电芯在循环过程中的应力释放。

由图可知，该电芯寿命测试装置100主要由弹性下压机构110、弹性上压机构120以及驱动机构130三部组成。

其中，弹性上压机构120与弹性下压机构110对称设置，在两者之间形成待测电芯安置区域，弹性上压机构120与弹性下压机构110相互配合用于承载待测电芯200内的压力及待测电芯200在充放电过程中厚度的调整与控制。

驱动机构130用于驱动调节弹性上压机构120与弹性下压机构110之间相对位置关系，以适应不同的待测电芯200和模拟相应的外部厚度限定。

具体的，本实例中的弹性下压机构110主要由底板111、下压板112以及若干的弹簧113配合构成。

底板111和下压板112为结构相同的方形平板结构，优选耐火、绝缘、强度高的酚醛树脂方形板材，但不限于酚醛树脂板。

如此结构的下压板112对称的设置于底板111上部，且两之间通过弹簧113进行连接。本实例中优选四个结构相同的弹簧113，优选65Mn规格的弹簧，但并不限于此；这四个弹簧分别连接底板111和下压板112四个边角，使得下压板112与底板111之间保持平行且稳定可靠。

本实例中的弹性上压机构120主要由顶板121、上压板122以及若干的弹簧123配合构成。

顶板121和上压板122为结构相同的方形平板结构，并与底板111、下压板112相同。本实例优选优选耐火、绝缘、强度高的酚醛树脂方形板材，但不限于酚醛树脂板。

如此结构的顶板121平行对称的设置于上压板122上部，且两之间通过弹簧123进行连接。本实例中优选四个结构相同的弹簧123，优选65Mn规格的弹簧，但并不限于此；这四个弹簧分别连接顶板121和上压板122四个边角，使得顶板121和上压板122之间保持平行且稳定可靠。

如此结构的弹性上压机构120平行对称的设置于弹性下压机构110上部，使得弹性上压机构120中的上压板122平行对称的置于弹性下压机构110中下压板112的上部，两者之间作为待测电芯安置区域。

本实例中的驱动机构130主要由支撑架131以及驱动源132组成。驱动源132安置在支撑架131上，这里的驱动驱动源132可采用气动或电动驱动部件。

如此结构的驱动机构130相对于弹性上压机构120设置，使得其上驱动源132的驱动端连接至弹性上压机构120中顶板121的中心部位，由此实现驱动弹性上压机构120相对于弹性下压机构110进行移动，以调节两者之间的相关位置关系。

在此基础上，本实例进一步根据新鲜电池充放电过程中的厚度变化值，结合电芯使用压强范围值，选择合适劲度系数的弹簧113、123。其计算如下：

k＝(P*S)/X；

其中：k-弹簧的劲度系数；P-压强；S-电芯有效截面积；X-新鲜电池厚度变化值。

据此构成的测试装置中，顶板121和底板111主要起支撑作用，而上压板122和下压板112分别通过相应的弹簧与顶板121和底板111进行连接，用于承载待测电芯200内的压力及待测电芯在充放电过程中的厚度的调整与控制。故利用本电芯寿命测试装置对电芯寿命的测试过程如下：

1、将待测电芯200置于本装置的上压板122和下压板112之间，调整电芯位置，保证上下压板可以有效覆盖电芯的上下表面，同时电芯极耳保证外露；

2、通过驱动机构130调整上下压板间的距离，达到初始设定厚度；

3、将待测电芯200的正负极极耳分别与测试柜的正负极相连，启动循环测试流程；

4、随着循环的进行，电芯厚度方向膨胀逐渐增大，当电芯厚度变化超过系统/模组尺寸限定值后，通过驱动机构130启动模拟外部厚度限定；直至循环结束。

由上可知，通过此装置的使用，可以有效模拟电池在实际使用过程中的内部压力释放，动态调节电池在充放电过程中的厚度变化，并限定电芯在循环过程中的最大厚度，从而测得更为有效且可靠的循环寿命数据。同时，通过本装置还将有利于采集电芯在循环过程中的厚度变化。

针对上述方案，以下通过一具体应用实例来说明。

本应用实例进行软包电芯的循环寿命测试，以CEB-LM26型号电芯为例，该电芯初始状态下，0％SOC下电芯厚度为7.65mm，100％SOC下电芯厚度为7.82mm，系统模组设计时最大厚度因子为8.5mm。

具体的测试过程如下：

(1)确定CEB-LM26型号电芯表面积为342mm*118mm；选择面积合适的上压板和下压板；

(2)将电芯置于上下板和下压板之间，调整电芯位置，保证上下压板可以有效覆盖电芯的上下表面，同时电芯极耳保证外露；

(3)通过上置动力源调整上下压板之间的距离为电芯初始状态100％SOC下的厚度值7.82mm；

(4)将电芯的正负极耳接入充放电测试柜的正负极，启动流程开启充放电循环测试；

(5)每循环200次，检测循环过程中的电芯最大厚度(100％SOC下)，当电芯厚度达到或超过系统模组设计时的最大厚度因子8.5mm时，启动动力源，限定电芯最大厚度空间距离8.5mm，继续进行充放电测试，直至其容量或内阻衰减至指定数值。

由上实例可知，通过本方案可以实现软包电芯电池在充放电循环过程中的厚度控制，同时满足软包电芯电芯在循环过程中的应力释放

最后需要说明，本方案不仅适用于软包锂离子电池，其还适用于方形金属壳锂离子电池循环寿命的测试。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.电芯寿命测试装置，其特征在于，包括：

弹性下压机构；

弹性上压机构，所述弹性上压机构相对于弹性下压机构设置，并在两者之间形成待测电芯安置区域；

驱动机构，所述驱动机构驱动调节弹性上压机构和弹性下压机构之间相对于位置关系。

2.根据权利要求1所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述弹性下压机构包括底板、下压板以及若干的弹簧，所述下压板通过若干的弹簧安置在底板上。

3.根据权利要求2所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述底板和下压板为酚醛树脂板。

4.根据权利要求2所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述弹簧为至少四个，分布支撑连接底板和下压板之间的四个边角。

5.根据权利要求1所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述弹性上压机构包括顶板、上压板以及若干的弹簧，所述上压板通过若干的弹簧与顶板连接。

6.根据权利要求5所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述顶板和上压板为酚醛树脂板。

7.根据权利要求5所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述弹簧为至少四个，分布支撑连接顶板和上压板之间的四个边角。

8.根据权利要求1所述的芯寿命测试装置，其特征在于，所述驱动机构包括支撑架以及驱动源，所述驱动源安置在支撑架上，其驱动端连接至弹性下压机构或弹性上压机构。