CN212625764U - 一种用于锂离子电池测试的夹具装置 - Google Patents

Abstract

一种用于锂离子电池测试的夹具装置，旨在解决现有技术中同一夹具装置无法满足锂离子电池测试中对于不同测试温度下的环境要求，且测试过程依赖于大型温箱设备的技术问题。本实用新型包括用以固定电芯的夹具，夹具远离电芯的一侧设有加热模组和降温模组，加热模组包括用以加热夹具的加热件，加热件通过第一导线与外设的加热控制单元相连，降温模组包括对夹具进行降温的冷却管，冷却管通过导管与外设的降温控制单元相连，降温控制单元通过导线与夹具相连，导线上设有用以监测电芯表面温度的温度监测器。

Description

一种用于锂离子电池测试的夹具装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种用于锂离子电池测试的夹具装置。

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高性能电池的代表。锂离子电池以其能量密度高、价格低、自放电小、无污染和无记忆效应等优点，在商业上获得了巨大的成功，并在实际中得到广泛应用，如我们日常生活中的笔记本电脑和手机电池都是锂离子电池。

锂离子电池的应用场合极为广泛，故而其安全性能成为使用者最为关注的技术指标之一，为验证锂离子电池的使用可靠性，锂离子电池在出厂前需要进行一系列的检测实验，而针对不同的检测实验，其所要求的实验温度各不相同。

申请号为CN201820763933.X的中国专利公开了一种新能源汽车动力锂电池加热板，采用发热线路层外加两面环氧树脂玻纤布制作成加热板，发热线路为金属箔铜片并通过蚀刻形成，对动力锂电池进行加热。其问题在于，该专利采用的加热板为单个独立板，工作时需将加热板平铺在电芯表面，移动效果差，同时加热板对锂电池进行持续加热，对加热温度没有监测和监控，不能实现加热到某一特定温度的功能。

申请号为CN204361212U的中国专利公开了一种锂电池冷却板，利用水冷的方式对锂电池进行降温，在水槽内两侧分别交错设置倾斜 45°的挡板，使冷却水在冷却板上做 S形流动，增加散热时间，提高散热效果。其问题在于，上述专利通过在水冷却板上放置隔板来增加换热时间，冷却板只适合水平放置，在竖直放置时仍然会导致冷却水流速过快，散热效果差，而且由于挡板的存在，不能实现快速降温的功能。

申请号为CN207690954U的中国专利公开了一种动力锂电池冷却板及冷却装置，采用新型汽车制冷系统的制冷剂作为冷媒，在成型板内设多个流道，使制冷剂在冷却板上的分布更合理，热交换更充分，从而提高热交换效率。其问题在于，上述专利利用冷却剂对锂电池进行降温，与汽车空调系统相连形成制冷剂回路，具有特定的使用环境，不具备便携、可拆卸移动的功能。

目前常用的锂电池测试为了满足温度的要求，通常与大型温箱设备配合使用，但此种方式受场地和设备限制严重，且价格昂贵，无法满足如针刺等锂电池常规测试的要求。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中同一夹具装置无法满足锂离子电池测试中对于不同测试温度下的环境要求，且测试过程依赖于大型温箱设备的技术问题，提供一种用于锂离子电池测试的夹具装置，所述夹具装置可满足锂离子电池测试中对于不同测试温度下的环境要求，摆脱了对于大型温箱设备的依赖，使用便捷较高。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种用于锂离子电池测试的夹具装置，包括用以固定电芯的夹具，夹具远离电芯的一侧设有加热模组和降温模组，加热模组包括用以加热夹具的加热件，加热件通过第一导线与外设的加热控制单元相连，降温模组包括对夹具进行降温的冷却管，冷却管通过导管与外设的降温控制单元相连，降温控制单元通过导线与夹具相连，导线上设有用以监测电芯表面温度的温度监测器。本实用新型将加热膜组和降温模组集成在一起，当需要在高温工况下对锂离子电池进行测试时，加热模组工作辅助电芯升温，具体的，布设在夹具上的加热件通过热传导对电芯进行加热，加热件通过导线与外设的加热控制单元相连，导线上设有温度监测器，当电芯表面温度满足高温工况所需的温度要求时，加热件仍通过夹具对电芯进行持续加热，当加热时间满足加热控制单元中预设的温度保持时间时，加热控制单元调控加热件停止工作，上述加热过程中，电芯的升温是通过夹具间接进行，电芯表面温度达到测试温度要求时，仍对夹具进行一段时间的温度保持，通过对温度保持时间的调节，即可保证电芯表面热量均匀弥散，从而保证电芯各位置温度的均衡性，相近的，当需要在低温工况下对锂离子电池进行测试时，降温模组辅助电芯降温，具体降温过程与上述加热过程相同。本实用新型使用一个装置即可实现锂离子测试中所需的低温和高温环境，测试过程无需大型温箱设备，装置的使用便捷性较高，此外，温度监测器对电芯表面温度实时监测，可实现对温度的精确控制，从而使得电芯一直处于该温度环境下进行测试，尽可能避免温度变量对测试结果的影响，保证测试结果的可靠性。

作为优选，夹具包括间隔布置的第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板为不锈钢夹板或铝板等。夹具为板状，其目的是提升夹具与电芯表面的贴合面积，从而提升热传导效率，进而缩短降温或升温时间。

作为优选，与夹具相贴合的加热件包括间隔布置的第一加热件和第二加热件，冷却管位于第一加热件和第二加热件之间。对于电芯的冷却过程，只要保证热交换量达到温度变化所需的量即可实现温度控制，冷源不会对电芯内部结构造成破坏，故而不会影响测试的精准性，但是，对于电芯的加热过程，当热源集中时，为提升电芯的温升速率，只能通过提升热源的温度实现，但是，热源温升超过阈值时会对电芯内部结构造成破坏，从而导致测试失效，基于此，为提升热交换效率，本实用新型在夹具上布设第一加热件和第二加热件。

作为优选，加热件为加热板、加热片或加热薄膜等。板状件或薄膜件与夹具的贴合面积较大，热交换效率较高。

作为优选，控制单元包括水冷机，水冷机和冷却管通过导管进行冷却液的循环。

作为优选，加热控制单元为温控器，温度监测器为热电偶。其目的是保证测温的精准性以及温度调节的灵敏性。

作为优选，与夹具相贴合的冷却管由金属材料制成。其目的是提升导热效率。

作为优选，第一夹板和第二夹板的形状、尺寸完全一致。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：（1）本实用新型使用一个装置即可实现锂离子测试中所需的低温和高温环境，测试过程无需大型温箱设备，装置的使用便捷性较高，（2）温度监测器对电芯表面温度实时监测，可实现对温度的精确控制，从而使得电芯一直处于该温度环境下进行测试，尽可能避免温度变量对测试结果的影响，保证测试结果的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的一个示意图。

图2是与图1同一视图的不同标注。

图中：

夹具1，加热模组2，加热件21，第一加热件211，第二加热件212，加热控制单元22，降温模组3，冷却管31，降温控制单元32，温度监测器4。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 ” 纵向 ”、“横向 ”、“上“、“下”、“前 ”、“后“、“左”、“ 右 ”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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实用新型中的具体含义。

实施例：

如图1和图2所示，一种用于锂离子电池测试的夹具装置，包括用以固定电芯的夹具1，夹具远离电芯的一侧设有加热模组2和降温模组3，加热模组包括用以加热夹具的加热件21，加热件通过导线与外设的加热控制单元22相连，降温模组包括对夹具进行降温的冷却管31，冷却管通过导管与外设的降温控制单元32相连，降温控制单元通过导线与夹具相连，导线上设有用以监测电芯表面温度的温度监测器4；夹具包括间隔布置的第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板为不锈钢夹板或铝板等；与夹具相贴合的加热件包括间隔布置的第一加热件211和第二加热件212，冷却管位于第一加热件和第二加热件之间；加热件为加热板、加热片或加热薄膜等；降温控制单元包括水冷机，水冷机和冷却管通过导管进行冷却液的循环；加热控制单元为温控器，温度监测器为热电偶；与夹具相贴合的冷却管由金属材料制成；第一夹板和第二夹板的形状、尺寸完全一致。

本实用新型提供一种锂离子电池测试过程中为电芯提供测试环境温度的工装，将锂离子电池放在夹具中，夹具四周用螺栓连接，根据锂离子电池测试方法，利用该装置实现电池测试过程中所要求的不同环境温度。本实用新型主要包括金属制的夹具、冷却管、加热件、加热控制单元、降温控制单元和温度监测器；其中金属夹具包括两块材料、尺寸完全一致的第一夹板和第二夹板，由不锈钢板、铝板等制备；降温控制单元为水冷机等可以输出冷却液（成分：乙二醇+水）的设备，水冷机通过压缩机将冷却液降到一定温度后向外输出；冷却管为金属材质，与降温控制单元相连，通过与金属夹具相贴合来带走电芯的热量，以达到降温冷却的作用；加热控制单元主要为温控器，控制加热件的开启和关闭；温度监测器主要为热电偶，通过监测电芯表面温度是否达到预设值，将温度信号反馈到加热/降温控制单元；加热件为加热板、加热片和加热薄膜等，并完全贴合金属夹具。

具体功能实现：

1. 高温环境的实现：利用加热件对金属夹具进行加热，通过温控器实时监控电芯表面温度，预先设定要求温度，当电芯表面温度达到该设定值时，温控器会控制加热材料停止加热，当电芯表面温度低于设定值时，再次启动加热，最终达到测试要求的高温环境。

2. 低温环境的实现：利用冷却液循环系统，接冷却液进入冷却管中，冷却液在通过夹具时带走热量，利用热电偶监控电芯表面温度，最终达到测试要求的低温环境，冷却液可以通过水冷设备控制流量实现温度的保持。

（1）当需要对软包电芯在60℃温度下进行针刺测试时，首先将电芯和夹具装置组合安装，

电芯按照要求加压至 10psi，四周用螺母和螺杆紧固，将电芯和夹具装置放置在针刺测试设备上，利用加热件对电芯加热，通过热电偶检测电芯表面温度，并将温度信号传递给温控器对加热件进行控制，当电芯表面温度达到 60℃时，温控器控制加热件停止加热，当温度低于60℃时，则恢复加热；

（2）当需要在-10℃温度下进行电芯的短路测试时，首先将电芯和夹具装置组合安装，电芯按照要求加压至 10psi，四周用螺母和螺杆紧固。开启冷却液循环系统进行制冷，并监测电芯表面的温度，通过调节水冷机的输出，控制电芯表面的温度达到-10℃，并保持2h，温度稳定后，将电芯和短路机线束连接，启动并开始短路试验，试验的过程保持水冷机正常制冷工作。

Claims (8)

1.一种用于锂离子电池测试的夹具装置，包括用以固定电芯的夹具，其特征在于，夹具远离电芯的一侧设有加热模组和降温模组，加热模组包括用以加热夹具的加热件，加热件通过第一导线与外设的加热控制单元相连，降温模组包括对夹具进行降温的冷却管，冷却管通过导管与外设的降温控制单元相连，降温控制单元通过导线与夹具相连，导线上设有用以监测电芯表面温度的温度监测器。

2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，夹具包括间隔布置的第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板为不锈钢夹板或铝板等。

3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，与夹具相贴合的加热件包括间隔布置的第一加热件和第二加热件，冷却管位于第一加热件和第二加热件之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，加热件为加热板、加热片或加热薄膜等。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，降温控制单元包括水冷机，水冷机和冷却管通过导管进行冷却液的循环。

6.根据权利要求5所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，加热控制单元为温控器，温度监测器为热电偶。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，与夹具相贴合的冷却管由金属材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种用于锂离子电池测试的夹具装置，其特征在于，第一夹板和第二夹板的形状、尺寸完全一致。

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