CN211697597U - 一种可调控压力的闭孔温度测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，其包含上部，中部，下部三个组成部分；中部包含中间绝缘槽，金属槽，金属电极和金属弹簧，中部绝缘槽内部开有圆柱凹槽供金属槽嵌入装配，金属槽开有圆柱凹槽供金属电极嵌入装配，同时弹簧以相同方式嵌入金属电极内的凹槽装配；下部为金属底座，下部底座开有三个螺纹孔，与中部和上部的通孔一一对应，通过长螺栓拧紧连接。本实用新型通过提供一种能够对隔膜所受压力进行控制，并且能够调节隔膜所处压力状态的闭孔温度测试装置，用以解决用交流阻抗法获取隔膜闭孔温度时测试结果一致性不好及不同压力状态下隔膜闭孔温度无法表征的问题。

Description

一种可调控压力的闭孔温度测试装置

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，特别是涉及一种可调控压力的闭孔温度测试装置。

背景技术

锂离子电池现在已经成为电动力汽车，无人机，消费类电子设备等产品首选的能源提供者。作为电池中一项极其重要的性能指标，锂离子电池的安全性能直接关系到汽车，电子设备使用者的财产甚至生命安全。在电池的三大组成部分中，正负极材料决定了电池的使用容量表现，而隔膜则对电池的安全性能的表现起到了决定性的作用。因此，对隔膜安全性能的进行表征和测试，是将隔膜产品应用到电池中必不可少的环节之一。

现有锂离子电池隔膜大多采用PE，PP材料，将这种材料制备成多孔隔膜后具备的热闭孔效应是该类隔膜产品具有的重要的安全性能指标之一。热闭孔效应是指隔膜在上升到一定的温度后，隔膜微孔收缩阻隔锂离子传导，使得电池内部正负极间不再发生反应，进而阻止电池热失控进一步恶化。闭孔温度是判断一种隔膜是否具有合适的热闭孔效应的标准，因此对闭孔温度进行准确的测试和表征对于电池隔膜安全性能表征具有重要意义。遗憾的是目前仍没有通用的测试方法和测试标准，各方测试也很难进行统一的衡量。

TMA，DSC分析能够获取隔膜的机械性能随温度变化的关系，隔膜的熔点，能够给出闭孔温度的大致范围，但无法准确测量出闭孔温度值。通过交流阻抗测试隔膜电阻率，获取随着温度升高隔膜电阻率突跃的温度点作为闭孔温度的方法具有更明确的物理意义。但测试的装置不同，测试出的结果也各有差异。现有的闭孔温度测试方法中，没有对隔膜所受的压力进行控制，自由状态下隔膜热收缩较大，对测试结果易产生不良影响，导致测试一致性较差；也没有对隔膜处于不同压力状态下的热闭孔效应进行表征，而在隔膜装入电池后，根据电池类型的不同，其所处的压力状态也不尽相同。对测试设备进行有效的压力控制，一是能够提升隔膜闭孔温度测试结果的有效性和一致性，二是能够对不同压力状态下的隔膜闭孔温度进行表征。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可调控压力的闭孔温度测试装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，其包含上部，中部，下部三个组成部分；中部包含中间绝缘槽，金属槽，第一金属电极和金属弹簧，中部绝缘槽内部开有圆柱凹槽供金属槽嵌入装配，金属槽开有圆柱凹槽供金属电极嵌入装配，同时弹簧以相同方式嵌入第一金属电极内的凹槽装配；下部为金属底座，下部底座开有三个螺纹孔，与中部和上部的通孔一一对应，通过长螺栓拧紧连接。

装置上部包含绝缘隔板和第二金属电极，上部绝缘隔板和第二金属电极通过内部圆柱孔和圆柱台过盈配合方式压紧到一起，再通过三个通孔与中部的通孔及底座上的螺纹孔对应，用螺栓拧紧连接。

绝缘隔板上开有的第六通孔，第七通孔，第八通孔中间绝缘槽上的第三通孔，第四通孔，第五通孔以及金属底座上的螺纹孔配合，借助螺栓实现压紧效果。隔板中心的第九通孔让第二金属电极上的第二凸台能够通过，从而与隔膜直接接触，形成用于电化学测试电池系统通路。

第二金属电极主要作为阻塞电池的另一端电极，第二金属电极上端中心处开有细槽用于放置热电偶测量隔膜温度；金属电极上的第十通孔，第十一通孔，第十二通孔用于与其他零件上的同位置通孔以及底座上的螺纹孔配合，通过螺栓拧紧装配；位于边缘的第三挡块与其他挡块相配合，实现装置装配的可靠性。

中间绝缘槽上设置有第二通孔，第三通孔，第四通孔，与金属底座上的第一内螺纹，第二内螺纹，第三内螺纹相对应，用于将中间绝缘槽固定到金属底座上。

中间绝缘槽中心开有圆柱凹槽，用于放置金属槽，并且在绝缘槽底部另外开有第五通孔用于从金属槽底部接引导线；第二挡块用于与底座上的第一挡块配合，限制绝缘槽的安装角度。

金属槽通过凹槽提供第一金属电极的活动槽位，并且借助凹槽内放置的金属弹簧与第一金属电极形成导电通路；底端的螺纹孔用于接引导线，并连接至电化学测试设备。

第一金属电极作为阻塞电池的一端电极，与另一端夹持住隔膜，形成完整的电化学测试系统；第一金属电极下端开有圆柱槽，用于容纳金属弹簧；第一凸台作为电极平面，直接接触测试隔膜；第一金属电极的高度略小于圆柱槽的深度，保证金属电极具有一定的活动空间。

下部金属底座上设置有第一内螺纹，第二内螺纹，第三内螺纹，使得装置中其它部分能够固定于底座上。

下部金属底座上开有第一通孔和拱形槽，用于从金属槽底端接引导线，并连接电化学测试设备；底座上的第一挡块主要用于限制中间绝缘槽，绝缘隔板和第二金属电极的转动，提升该装置装配的可靠性。

该装置的测试基本原理是将隔膜和两端金属电极组装成阻塞电池(形式为：金属电极//隔膜//金属电极)，并施加可调控的压力，最后将待测试电池连接至交流阻抗测试设备，通过烘箱或其他加热装置对该装置进行加热；随着温度上升，实时获取一定压力下隔膜阻抗的变化，最终取隔膜开始快速上升的温度作为闭孔温度点。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本实用新型提供的闭孔温度测试装置能够压紧隔膜，抑制隔膜受热收缩，提升测试稳定性和结果的可靠性；该装置能够通过调节弹簧设计参数，更换不同弹簧实现对隔膜受压状态的调控，模拟不同的电池中隔膜的真实受压状态，从而进行相应的热闭孔效应的检测和表征。

附图说明

图1本实用新型压力控制闭孔温度测试装置立体组合图；

图2本实用新型压力控制闭孔温度测试装置立体分解透视图。

附图中的标记为：

1 金属底座，

2 中间绝缘槽，

3 金属槽，

4 第一金属电极，

5 绝缘隔板，

6 第二金属电极，

7 第一内螺纹，

8 第二内螺纹，

9 第三内螺纹，

10 第一通孔，

11 拱形槽，

12 第一挡块，

13 第二通孔，

14 第三通孔，

15 第四通孔，

16 圆柱凹槽，

17 第五通孔，

18 第二挡块，

19 螺纹孔，

20 第一圆柱槽，

21 金属弹簧，

22 第一凸台，

23 第二圆柱槽，

24 第六通孔，

25 第七通孔，

26 第八通孔，

27 第九通孔，

28 第二凸台，

29 细槽，

30 第十通孔，

31 第十一通孔，

32 第十二通孔，

33 第三挡块。

具体实施方式

以下提供本实用新型一种可调控压力的闭孔温度测试装置的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1和2，本实用新型一种可调控压力的闭孔温度测试装置，

本测试装置包含上部，中部，下部三大部分；上部包含绝缘隔板5和第二金属电极6，上部绝缘隔板5和第二金属电极6通过内部圆柱孔和圆柱台过盈配合方式压紧到一起，再通过三个通孔与中部的通孔及底座上的螺纹孔对应，用螺栓拧紧连接。

中部绝缘槽2内部开有圆柱凹槽供金属槽3嵌入装配，金属槽3开有圆柱凹槽供第一金属电极4嵌入装配，同时弹簧21以相同方式嵌入第一金属电极4内的凹槽装配；下部为金属底座1，下部底座的开有三个螺纹孔，与中部和上部的通孔一一对应，通过长螺栓拧紧连接。

绝缘隔板5的主要作用是隔断第二金属电极6和金属槽3之间的导电通路，防止内部短路的发生。隔板上开有的第六通孔24，第七通孔25，第八通孔26与中间绝缘槽2上的第三通孔13，第四通孔14，第五通孔15和金属底座上的螺纹孔配合，借助螺栓实现压紧效果。隔板中心的第九通孔27让第二金属电极6上的第二凸台28能够通过，从而与隔膜直接接触，形成用于电化学测试电池系统通路；第九通孔27与第二凸台28应为过盈配合，且第二凸台28的高度与第九通孔27的深度严格控制使两者一致，从而保证装置的密封特性。

第二金属电极6主要作为阻塞电池的另一端电极，第二凸台28下表面粗糙度应严格控制，以保证测试稳定；第二凸台28穿过绝缘隔板上的第九通孔27与隔膜接触，且由于第二凸台28高度与第九通孔27高度一致，隔膜大于两电极面积的部分受到绝缘隔板压紧力，抑制隔膜受热收缩，使得整个电池测试过程中两电极间不存在无隔膜面，提高了测试的有效性；同时，金属电极上端中心处开有细槽29用于放置热电偶测量隔膜温度；第二金属电极上的第十通孔30，第十一通孔31，第十二通孔32用于与其他零件上的同位置通孔和底座上的螺纹孔配合，通过螺栓拧紧装配；位于边缘的第三挡块33与其他挡块相配合，实现装置装配的可靠性。

中间绝缘槽2的主要作用是将金属槽3和金属底座1隔开，防止内部短路。其上设置有第二通孔13，第三通孔14，第四通孔15，于金属底座1上的第一内螺纹7，第二内螺纹8，第三内螺纹9相对应，用于将中间绝缘槽2固定到金属底座上。同时，该绝缘槽的中心开有圆柱凹槽16，用于放置金属槽3，并且在绝缘槽底部另外开有第五通孔17用于从金属槽3底部接引导线，第二挡块18用于与底座1上的第一挡块12配合，限制绝缘槽的安装角度。

金属槽3通过凹槽20提供第一金属电极4的活动槽位，并且借助凹槽20内放置的金属弹簧与第一金属电极4形成导电通路；底端的螺纹孔19用于接引导线，并连接至电化学测试设备；金属槽3的高度应严格控制，使其与中间绝缘块2上圆柱凹槽16的深度一致，当绝缘隔板5压到中间绝缘槽2的上表面时，相互之间能够紧密接触，实现压紧密封的效果，该方案可以防止对水敏感的锂离子电池电解液在测试过程中接触空气中的水分，影响测试结果的稳定性。

第一金属电极4的主要用途是作为阻塞电池的一端电极，与另一端夹持住隔膜，形成完整的电化学测试系统；第一金属电极4下端开有圆柱槽23，用于容纳金属弹簧21；第一凸台22作为电极平面，直接接触测试隔膜，需对其粗糙度进行严格控制；第一金属电极4的高度略小于圆柱槽20的深度，保证第一金属电极4具有一定的活动空间。在圆柱槽23内装入金属弹簧，弹簧被压缩的长度则与第一金属电极4可活动距离相等，通过调节弹簧21的设计参数，如线径，匝数，自由长等，可以调节弹簧的弹性系数k，根据胡克定律，该设计能够实现对隔膜所受到的压力大小的调控，同样，第一凸台22的面积能够调节压力大小。根据设计参数的不同，该装置能够实现1kPa至10MPa级别之间的压力调控，能够实现常规电池内部所产生的压力状态的模拟。

金属底座1主要用于支撑整个装置，并且设置有第一内螺纹7，第二内螺纹8，第三内螺纹9，使得装置中其它部分能够固定于底座上。底座上开有第一通孔10和拱形槽11，用于从金属槽3底端接引导线，并连接电化学测试设备。底座上的第一挡块12主要用于限制中间绝缘槽2，绝缘隔板5和第二金属电极6的转动，提升该装置装配的可靠性。

该装置金属部分可选用不锈钢，镍等导电性好，机械强度高且耐腐蚀的材料；绝缘部分可选用聚四氟乙烯，尼龙等耐高温，具有一定机械强度材料。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，其包含上部，中部，下部三个组成部分；中部包含中间绝缘槽，金属槽，第一金属电极和金属弹簧，中部绝缘槽内部开有圆柱凹槽供金属槽嵌入装配，金属槽开有圆柱凹槽供金属电极嵌入装配，同时弹簧以相同方式嵌入第一金属电极内的凹槽装配；下部为金属底座，开有三个螺纹孔，与中部和上部的通孔一一对应，通过长螺栓拧紧连接。

2.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的装置上部包含绝缘隔板和第二金属电极，上部绝缘隔板和第二金属电极通过内部圆柱孔和圆柱台过盈配合方式压紧到一起，再通过三个通孔与中部的通孔及底座上的螺纹孔对应，用螺栓拧紧连接。

3.如权利要求2所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的绝缘隔板上开有的第六通孔，第七通孔，第八通孔中间绝缘槽上的第三通孔，第四通孔，第五通孔以及金属底座上的螺纹孔配合，借助螺栓实现压紧效果；隔板中心的第九通孔让第二金属电极上的第二凸台能够通过，从而与隔膜直接接触，形成用于电化学测试电池系统通路。

4.如权利要求2所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的第二金属电极主要作为阻塞电池的另一端电极，第二金属电极上端中心处开有细槽用于放置热电偶测量隔膜温度；金属电极上的第十通孔，第十一通孔，第十二通孔用于与装置中同位置通孔以及底座上的螺纹孔配合，通过螺栓拧紧装配；位于边缘的第三挡块与第一、第二挡块相配合。

5.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的中间绝缘槽上设置有第二通孔，第三通孔，第四通孔，与金属底座上的第一内螺纹，第二内螺纹，第三内螺纹相对应，用于将中间绝缘槽固定到金属底座上。

6.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的中间绝缘槽中心开有圆柱凹槽，用于放置金属槽，并且在绝缘槽底部另外开有第五通孔用于从金属槽底部接引导线；第二挡块用于与底座上的第一挡块配合。

7.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的金属槽通过凹槽提供第一金属电极的活动槽位，并且借助凹槽内放置的金属弹簧与第一金属电极形成导电通路；底端的螺纹孔用于接引导线，并连接至电化学测试设备。

8.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的第一金属电极作为阻塞电池的一端电极，与另一端夹持住隔膜，形成完整的电化学测试系统；第一金属电极下端开有圆柱槽，用于容纳金属弹簧；第一凸台作为电极平面，直接接触测试隔膜；第一金属电极的高度略小于圆柱槽的深度。

9.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的下部金属底座上设置有第一内螺纹，第二内螺纹，第三内螺纹，使得整个装置固定于底座上。

10.如权利要求1所述的一种可调控压力的闭孔温度测试装置，其特征在于，所述的下部金属底座上开有第一通孔和拱形槽，用于从金属槽底端接引导线，并连接电化学测试设备；底座上的第一挡块主要用于限制中间绝缘槽，绝缘隔板和第二金属电极的转动。

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