CN217111037U

CN217111037U - 一种锂离子电池膨胀体积测量装置

Info

Publication number: CN217111037U
Application number: CN202220459912.5U
Authority: CN
Inventors: 卢小伟; 徐雄文; 王志斌; 帅波
Original assignee: Hunan Lifang New Energy Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Lifang New Energy Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2032-03-03

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池膨胀体积测量装置，该测量装置包括：测量底座，设置有用于可贴附容置电池的空腔，所述空腔的内壁面采用弹性材料设置且可随容置的电池体积变化而一起发生形变；测量部，设置于所述测量底座，所述测量部与所述测量底座内部相连通形成用于储存标记液体的通道，且所述测量部的外壁沿纵向设置有测量刻度。该测量装置结构简单、操作简便，将循环使用前后的锂离子电池置于测量底座的空腔进行测试，循环后锂离子电池内部发生极片反弹、部分气体产生等现象，导致标识液体在电池体积形变压力的作用下液面上升，体积膨胀转化为排出液体体积上升的高度，根据所得的标识液体上升的高度差计算得到锂离子电池的膨胀体积。

Description

一种锂离子电池膨胀体积测量装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池膨胀体积测量装置。

背景技术

随着电动汽车和便携式电子市场的蓬勃发展，对可充电二次电池的安全性能提出了越来越高的要求。目前，以过渡金属氧化物为正极，以石墨为负极的商业化锂离子电池具有广泛的应用前景。然而,锂离子软包电池铝塑膜由于易形变、没有较大的抗压强度，并且锂离子电池在循环过程中存在体积膨胀，造成鼓包现象，因此，给锂离子电池产品应用带来了安全隐患，迫切需要探索及准确性评估锂离子电池应用的安全性能。

目前，对于锂离子软包电池在循环过程中造成体积膨胀的原因已有文献报道，了解软包电池体积膨胀的原因可以制定出更好的工艺，但在准确性评估锂离子电池在循环过程中体积膨胀具体的量化测量却很缺乏，测量循环过程不同阶段的电芯膨胀体积，有利于更好的评估锂离子电池的安全性能，给锂离子软包电池的安全性应用带来指导作用。

实用新型内容

鉴于相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种结构简单、操作简便的锂离子电池膨胀体积测量装置，检测锂离子电池使用前后体积膨胀变化，计算锂离子电池体积变化量，有效性评估锂离子电池的安全风险，增强锂离子电池应用性。

为了实现上述目的，本申请提供一种锂离子电池膨胀体积测量装置，包括：

测量底座，设置有用于可贴附容置电池的空腔，所述空腔的内壁面采用弹性材料设置且可随容置的电池体积变化而一起发生形变；

测量部，设置于所述测量底座，所述测量部与所述测量底座内部相连通形成用于储存标记液体的通道，且所述测量部的外壁沿纵向设置有测量刻度。

进一步地，所述测量部为中空的柱体结构。

进一步地，所述柱体结构为圆柱体结构或方柱体结构。

进一步地，所述圆柱体的内径为2～10mm。

进一步地，所述测量部或所述测量底座采用透明塑胶材料或玻璃制成。

进一步地，所述标记液体为水、乙醇或硅油。

进一步地，所述空腔的形状与所述电池的形状相匹配。

进一步地，所述空腔由所述测量底座的侧壁向内凹陷形成。

进一步地，所述测量底座呈“凹”字形结构。

进一步地，所述弹性材料为弹性橡胶或塑料薄膜。

进一步地，所述测量部位于所述测量底座的顶部或侧部。

本申请提供的技术方案至少具有以下有益效果：

本申请提供的一种锂离子电池膨胀体积测量装置，该测量装置主要由测量底座和测量部两部分构成，结构简单、操作简便，将循环使用前后的锂离子电池置于测量底座的空腔进行测试，循环后锂离子电池内部发生极片反弹、部分气体产生等现象，导致标识液体在电池体积形变压力的作用下液面上升，体积膨胀转化为排出液体体积上升的高度，根据所得的标识液体上升的高度差计算得到锂离子电池的膨胀体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一实施例的结构立体图之一。

图2为本申请一实施例的结构立体图之二。

图3为本申请一实施例的结构侧视图之一。

图4为本申请一实施例的结构侧视图之二。

图5为本申请一实施例的结构正视图。

图中：1、测量底座；11、空腔；2、测量部；21、测量刻度；3、通道；4、电池。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，应当理解，本申请中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。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～图5所示，本申请提供一种锂离子电池膨胀体积测量装置，包括：

测量底座1，设置有用于可贴附容置电池4的空腔11，所述空腔11的内壁面采用弹性材料设置且可随容置的电池4体积变化而一起发生形变；

测量部2，设置于所述测量底座1，所述测量部2与所述测量底座1内部相连通形成用于储存标记液体的通道3，且所述测量部2的外壁沿纵向设置有测量刻度21。

本申请提供的一种锂离子电池4膨胀体积测量装置，该测量装置主要由测量底座1和测量部2两部分构成，结构简单、操作简便。测试前，固定好测量装置，将锂离子电池4置于测量底座1的空腔11内，使锂离子电池4与测量装置充分面接触，记录此时测量部2中标识液体液面的刻度；随着电池4循环的进行，锂离子电池4内部发生极片反弹、部分气体产生等现象，导致标识液体在电池4体积形变压力的作用下液面上升，通过观察记录液体液面上升的高度，得到液体液面在测量部2内上升的高度差，再通过公式计算得出循环过程中产生的膨胀体积。

在根据本申请的一实施例中，所述测量部2为中空的柱体结构。采用中空的柱体结构可以方便计量和读数，当然，也可以采用其他方便计量的形状结构，甚至可以采用不规则的形状结构，具体可以根据实际需求进行设计。

在根据本申请的一实施例中，所述柱体结构为圆柱体结构或方柱体结构。采用圆柱体结构或方柱体结构，不仅方便计量和读数，也方便制作，同时准确度也更高。优选地，方柱体结构优选采用正方柱体，即，方形管状结构，使得测量部2能够盛接大量的溶液，有利于增大测量部2的体积测量范围；更优选地，测量部2为中空的圆柱体结构，即，圆管状结构，这样可以方便测量者在各个角度进行读数，并提高读数的精准性。

在根据本申请的一实施例中，所述圆柱体的内径为2～10mm，优选为2～5mm，具体可根据测量精度进行调整。

在根据本申请的一实施例中，所述测量部2或所述测量底座1采用透明塑胶材料或玻璃制成。采用透明塑胶或玻璃制作，便于测量者观察测量装置的液体液面位置变化和读数操作。

在根据本申请的一实施例中，所述标记液体为水、乙醇或硅油。当然，也可以采用其他类型的液体，只要能够用于计量体积即可。

在根据本申请的一实施例中，所述空腔11由所述测量底座1的侧壁向内凹陷形成，用于容置待测量的电池4。当然，空腔11也可以设置于测量底座1的顶部；此外，需要说明的是，空腔11的内侧壁可以是单独制作，也可以是与测量底座1一体成型。

在根据本申请的一实施例中，所述测量底座1呈“凹”字形结构。该形状结构方便制作和使用。其中，空腔11的形状也可以根据待测锂离子电池4的形状进行匹配设计。

在根据本申请的一实施例中，所述弹性材料为弹性橡胶或塑料薄膜。当然，也可以采用其他具有易弹性形变特点的材料。

在根据本申请的一实施例中，所述测量部2位于所述测量底座1的顶部或侧部。优选地，所述测量部2位于所述测量底座1的顶部，这样可以降低测量装置的占用面积。其中，测量部2与测量底座1可以是一体成型，也可以通过装配的方式将测量部2与测量底座1密封连接。

此外，本申请还提供一种锂离子电池膨胀体积测量方法,包括以下步骤：

S1、将未循环的锂离子电池4置于所述的测量装置的空腔11内，记录液面高度h1；

S2、到设定循环后，锂离子电池4体积发生变化，记录液面高度h2；

S3、计算锂离子电池4膨胀体积V，其中V＝S(h2-h1)，S为测量部2端面的横截面积。

在根据本申请的一实施例中，还包括步骤S4、计算锂离子电池4体积膨胀率P，其中P＝(V0+V)/V0，V0为锂离子电池测试前的电池体积。体积膨胀率能够为锂离子电池安全应用工艺优化提供依据及安全技术数据支持，从而整体提高锂离子电池的应用安全性能。

在根据本申请的一实施例中，步骤S3中，当所述测量部2为中空的圆柱体时，S＝πR²，其中R为圆柱体的内径；当所述测量部2为中空的正方柱体时，S＝a²，其中a为正方柱体的内边长；当所述测量部2为中空的长方柱体时，S＝ab，其中a为长方柱体的内边长，b为长方柱体的内边宽。此外，测量部2的也可以采用其他的形状结构，其面积或体积可以根据具体形状的面积或体积进行计算。

本申请提供的一种锂离子电池膨胀体积的测量方法，将锂离子电池循环使用前后体积发生的变化，转化为排出液体体积上升的高度，根据所得的标识液体上升的高度差计算得到锂离子电池的膨胀体积，操作简单，实用性强，不受外界环境干扰，测试结果真实可靠；此外，测试的体积膨胀率能够为锂离子电池安全应用工艺优化提供依据及安全技术数据支持，从而整体提高锂离子电池的应用安全性能。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述测量部为中空的柱体结构。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述柱体结构为圆柱体结构或方柱体结构。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述圆柱体的内径为2～10mm。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述测量部或所述测量底座采用透明塑胶材料或玻璃制成；所述标记液体为水、乙醇或硅油。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述空腔的形状与所述电池的形状相匹配。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述空腔由所述测量底座的侧壁向内凹陷形成。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述测量底座呈“凹”字形结构。

9.根据权利要求1～8任一项所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述弹性材料为弹性橡胶或塑料薄膜。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀体积测量装置，其特征在于：所述测量部位于所述测量底座的顶部或侧部。