CN207541236U - 一种锂离子电池循环寿命的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锂离子电池循环寿命的检测装置，该锂离子电池循环寿命的检测装置，包括两个底板及压力传感器，两个底板平行设置，待测锂离子电池位于两个底板之间；压力传感器安装在底板与待测锂离子电池相对的一个侧面上，压力传感器的输出端电性连接在信号处理器上。上述锂离子电池循环寿命的检测装置，由于在底板上设有压力传感器，在锂离子电池进行充放电循环测试时，由于锂离子电池厚度方向发生膨胀，压力传感器可以将由于锂离子电池厚度变化造成的压力变化及时反映给信号处理器，通过循环次数及容量衰减率与压力变化的关系图，可以评估出锂离子电池的循环寿命，上述检测结果较准确，且评估方法较简单，适应性较强。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池检测装置领域，特别是涉及一种锂离子电池循环寿命的检测装置。
背景技术
随着经济的不断发展，能源的需求进一步提高，因此新能源的呼声越来越高。锂离子电池作为一种绿色高能充电电池，因其容量高、安全性高、循环寿命长等优点被广泛应用于电子通讯、交通及航空领域。
在锂离子电池在生产过程中，需要对锂离子电池循环寿命进行检测，以剔除不合格产品，目前常用的锂离子电池循环寿命的评估方法较为复杂，且没有考虑到锂离子电池在使用过程中发生膨胀对循环寿命的影响，评估测试结果准确性不高，影响产品的检测结果。
CN106291372A公开了一种锂离子动力电池循环寿命预测方法，利用容量衰减机理建立电化学模型，该方法预测寿命准确，但是建模过程较为复杂，模型求解不易实现，而且，锂离子电池在实际应用过程中是一种动态、非线性的电化学系统，在运行时受到外部环境及自身负荷的影响。该方法不能准确的反应在实际应用过程中容量的损失。
CN106324524A公开了一种锂离子电池循环寿命的快速预测方式，所述方法，根据循环次数、容量保持率、电解液保有率的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预算，电解液保有率是将经过不同循环次数后的电池拆解，并置于高温烘箱中烘烤，直至将电解液烘干去除，利用质量差减法计算的，该方法通过电解液保有率预测循环寿命，实际操作过程中，电解液会有部分损失，对于循环衰减计算存在一定的误差。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种锂离子电池循环寿命的检测装置，以解决测试结果准确性不高的问题。
技术方案：
一种锂离子电池循环寿命的检测装置，包括两个底板及压力传感器，两个所述底板平行设置，待测锂离子电池位于两个所述底板之间，且通过紧固件将两个所述底板及所述待测锂离子电池紧固设置；所述压力传感器安装在所述底板与所述待测锂离子电池相对的一个侧面上，所述压力传感器的输出端电性连接在信号处理器上，所述信号处理器显示所述待测锂离子电池循环性能测试时实时的压力数据。
上述技术方案，由于在底板上设有压力传感器，在锂离子电池进行充放电循环测试时，由于锂离子电池厚度方向发生膨胀，压力传感器可以将由于锂离子电池厚度变化造成的压力变化及时反映给信号处理器，通过循环次数及容量衰减率与压力变化的关系图，可以评估出锂离子电池的循环寿命，考虑了锂离子电池膨胀对循环寿命的影响，上述检测结果较准确，且评估方法较简单，适应性较强。
在其中一个实施例中，所述压力传感器包括弹性敏感元件、电阻应变片及两根引线，所述弹性敏感元件安装在所述底板与所述待测锂离子电池相对的一个侧面上，所述电阻应变片位于所述底板和所述弹性敏感元件之间，两个所述引线的一端分别连接所述电阻应变片的两端，另一端分别电性连接至所述信号处理器。
上述技术方案，由于设有弹性敏感元件及电阻应变片，当锂离子电池厚度方向发生膨胀时，弹性敏感元件能够在锂离子电池厚度发生变化时，随之发生形变，从而使电阻应变片也同时发生形变，使电阻应变片的阻值也发生变化，从而将电阻信号传输至信号处理器，并转换成电压信号，后转换成压力信号显示出来，从而得到压力和锂离子电池容量衰减率的关系图。
在其中一个实施例中，所述电阻应变片为丝式应变片，丝式应变片的阻值为60～200MΩ。
在其中一个实施例中，所述丝式应变片的直径为0.015～0.05mm。
在其中一个实施例中，所述弹性敏感元件的厚度为0.025～0.05mm。
在其中一个实施例中，所述弹性敏感元件为高分子材料薄膜。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：上述锂离子电池循环寿命的检测装置，由于在底板上设有压力传感器，在锂离子电池进行充放电循环测试时，由于锂离子电池厚度方向发生膨胀，压力传感器可以将由于锂离子电池厚度变化造成的压力变化及时反映给信号处理器，通过循环次数及容量衰减率与压力变化的关系图，可以评估出锂离子电池的循环寿命，考虑了锂离子电池膨胀对循环寿命的影响，上述检测结果较准确，且评估方法较简单，适应性较强。
附图说明
图1为本实用新型的锂离子电池循环寿命的检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型的底板及压力传感器的结构示意图；
图3为实施例1的待测锂离子电池的容量衰减率/循环次数与压力传感器的压力的拟合关系图；
图4为实施例2的待测锂离子电池的容量衰减率/循环次数与压力传感器的压力的拟合关系图；
图5为实施例3的待测锂离子电池的容量衰减率/循环次数与压力传感器的压力的拟合关系图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1及图2，一种锂离子电池循环寿命的检测装置，包括两个底板1及压力传感器2，两个底板1平行设置，待测锂离子电池100位于两个底板1之间，且通过紧固件将两个底板1及待测锂离子电池100紧固设置；压力传感器2安装在底板1与待测锂离子电池100相对的一个侧面上，压力传感器2的输出端电性连接在信号处理器(图中未显示)上。压力传感器2可以位于一个底板1与待测锂离子电池100相对的一个侧面上，也可以分别位于两个底板1与待测锂离子电池100相对的一个侧面上。本实施例中，压力传感器2位于一个底板1与待测锂离子电池100相对的一个侧面上。
其中，压力传感器2包括弹性敏感元件21、电阻应变片22及两根引线23，弹性敏感元件21安装在底板1与待测锂离子电池100相对的一个侧面上，电阻应变片22位于底板1和弹性敏感元件21之间，两根引线23的一端分别连接电阻应变片22的两端，另一端分别电性连接至信号处理器。信号处理器将电阻信号转换成电压信号，后又将电压信号转换成压力信号，从而显示到信号处理器的显示屏上。优选的，弹性敏感元件21的厚度为0.025～0.05mm。弹性敏感元件21为高分子材料薄膜。优选的，电阻应变片22为丝式应变片，丝式应变片的阻值为60～200MΩ。丝式应变片的直径为0.015～0.05mm。丝式应变片成栅形结构排布。
本实施例中，弹性敏感元件21的厚度为0.025mm。丝式应变片的阻值为60MΩ。丝式应变片的直径为0.015mm。
一种锂离子电池循环寿命的评估方法，包括以下步骤：
1)将待测锂离子电池放置于两个底板之间，并用紧固件将两个底板及待测锂离子电池紧固设置。
2)将待测锂离子电池进行充放电循环性能测试，同时将压力传感器开启工作，记录不同循环次数及对应的容量衰减率、压力传感器的压力数据。
3)根据循环次数、容量衰减率及压力数据进行拟合计算，对锂离子电池的循环寿命进行评估。其中，循环次数为500～2500次。本实施例中，循环次数为500次。
本实施例以方形待测锂离子电池为例，进行充放电循环性能测试，循环测试条件为25℃以1C/1C倍率进行循环充放电实验，充放电模式为恒流恒压充电-搁置-恒流放电，充电截止电压为4.2V，放电截止电压为2.8V，搁置休眠时间为10min，使用的测试设备为恒翼能充放电测试柜。循环次数为500次。本实施例得到的压力传感器的电压与锂离子电池容量衰减率的关系图如图3及表1所示。
表1待测锂离子电池的容量衰减率与压力传感器的电压的数据汇总表
| 充放电循环次数 | 容量衰减率(％) | 压力传感器的压力值/N |
| 0 | 0 | 0 |
| 10 | 1.95 | 25 |
| 100 | 2.89 | 50 |
| 200 | 3.68 | 75 |
| 300 | 5.68 | 100 |
| 400 | 7.13 | 125 |
| 500 | 8.98 | 150 |
由图3及表1可知，当容量衰减率达到20％时，该待测锂离子电池的循环寿命达到极限，根据图3的拟合曲线图，可以得到本实施例的待测锂离子电池的循环寿命预估为1200次，与常用的容量衰减建模测试方法得到的循环寿命数据比较接近，说明本实用新型的评估方法，得到的待测锂离子电池的循环寿命数据较为准确，可以用于大规模生产用评估方法。
实施例2
本实施例与实施例1的区别点在于：压力传感器2的结构上。本实施例中，弹性敏感元件21的厚度为0.04mm。丝式应变片的阻值为200MΩ。丝式应变片的直径为0.035mm。
本实施例以方形待测锂离子电池为例，进行充放电循环性能测试，循环测试条件为25℃以1C/1C倍率进行循环充放电实验，充放电模式为恒流恒压充电-搁置-恒流放电，充电截止电压为4.2V，放电截止电压为2.8V，搁置休眠时间为10min，使用的测试设备为恒翼能充放电测试柜。循环次数为1500次。本实施例得到的压力传感器的电压与锂离子电池容量衰减率的关系图如图4及表2所示。
表2待测锂离子电池的容量衰减率与压力传感器的电压的数据汇总表
| 充放电循环次数 | 容量衰减率(％) | 压力传感器的压力值(N) |
| 0 | 0 | 0 |
| 200 | 2.55 | 100 |
| 400 | 3.59 | 150 |
| 600 | 4.18 | 200 |
| 800 | 7.23 | 300 |
| 1000 | 10.14 | 400 |
| 1500 | 11.96 | 500 |
由图4及表2可知，本实施例的待测锂离子电池的循环寿命预估为2500次，与常用的容量衰减建模测试方法得到的循环寿命数据比较接近，说明本实用新型的评估方法，得到的待测锂离子电池的循环寿命数据较为准确，可以用于大规模生产用评估方法。
实施例3
本实施例与实施例1的区别点在于：压力传感器2的结构上。本实施例中，弹性敏感元件21的厚度为0.05mm。丝式应变片的阻值为200MΩ。丝式应变片的直径为0.05mm。
本实施例以方形待测锂离子电池为例，进行充放电循环性能测试，循环测试条件为25℃以1C/1C倍率进行循环充放电实验，充放电模式为恒流恒压充电-搁置-恒流放电，充电截止电压为4.2V，放电截止电压为2.8V，搁置休眠时间为10min，使用的测试设备为恒翼能充放电测试柜。循环次数为2500次。本实施例得到的压力传感器的电压与锂离子电池容量衰减率的关系图如图5及表3所示。
表3待测锂离子电池的容量衰减率与压力传感器的电压的数据汇总表
由图5及表3可知，本实施例的待测锂离子电池的循环寿命预估为2600次，与常用的容量衰减建模测试方法得到的循环寿命数据比较接近，说明本实用新型的评估方法，得到的待测锂离子电池的循环寿命数据较为准确，可以用于大规模生产用评估方法。
Claims (6)
1.一种锂离子电池循环寿命的检测装置，其特征在于，包括两个底板(1)及压力传感器(2)，两个所述底板(1)平行设置，待测锂离子电池位于两个所述底板(1)之间，且通过紧固件将两个所述底板(1)及所述待测锂离子电池紧固设置；所述压力传感器(2)安装在所述底板(1)与所述待测锂离子电池相对的一个侧面上，所述压力传感器(2)的输出端电性连接在信号处理器上，所述信号处理器显示所述待测锂离子电池循环性能测试时实时的压力数据。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池循环寿命的检测装置，其特征在于，所述压力传感器(2)包括弹性敏感元件(21)、电阻应变片(22)及两根引线(23)，所述弹性敏感元件(21)安装在所述底板(1)与所述待测锂离子电池相对的一个侧面上，所述电阻应变片(22)位于所述底板(1)和所述弹性敏感元件(21)之间，两个所述引线(23)的一端分别连接所述电阻应变片(22)的两端，另一端分别电性连接至所述信号处理器。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池循环寿命的检测装置，其特征在于，所述电阻应变片(22)为丝式应变片，丝式应变片的阻值为60～200MΩ。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池循环寿命的检测装置，其特征在于，所述丝式应变片的直径为0.015～0.05mm。
5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种锂离子电池循环寿命的检测装置，其特征在于，所述弹性敏感元件(21)的厚度为0.025～0.05mm。
6.根据权利要求2～4任意一项所述的一种锂离子电池循环寿命的检测装置，其特征在于，所述弹性敏感元件(21)为高分子材料薄膜。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721688714.1U CN207541236U (zh) | 2017-12-07 | 2017-12-07 | 一种锂离子电池循环寿命的检测装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110085930A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-02 | 枣庄市产品质量监督检验所 | 一种锂离子动力电池寿命测试装置 |
| CN112965000A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-15 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种电池使用寿命的预测方法、装置及系统 |
| CN116998044A (zh) * | 2021-03-18 | 2023-11-03 | Iee国际电子工程股份公司 | 电池组和电池管理系统 |
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| CN112965000B (zh) * | 2021-02-01 | 2022-10-14 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种电池使用寿命的预测方法、装置及系统 |
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