CN217484477U - 锂电池测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锂电池测试装置，包括：安装座，所述安装座上形成有测试工位，用于放置锂电池；应力监测装置，包括压力施加机构以及压力传感器，所述压力施加机构用于对所述锂电池施加压力；温度监测装置，包括加热器以及温度控制器；交流阻抗监测装置，设于所述安装座上，用于测试所述锂电池的电池交流阻抗；电化学阻抗监测装置，设于所述安装座上，用于测试所述锂电池的电化学阻抗；以及，控制装置。本实用新型提供的锂电池测试装置旨在解决传统技术中电池测试装置无法结合电池可变应力、温度条件等进行原位测试电池内阻和电化学阻抗谱的问题。

Description

锂电池测试装置

技术领域

本实用新型涉及电池测试装置技术领域，尤其涉及一种锂电池测试装置。

背景技术

随着锂电池技术的迅猛发展，电池测试失效问题逐渐成为关注重点，根据电池实际运行状态进行有效原位测试尤为重要。目前，现有公开专利技术中锂离子电池原位测试方法及装置主要针对单一指标，如应力测试、阻抗测试或者温度测试。电池实际运行过程中，应力、温度和阻抗呈现耦合关系，综合应力、温度和阻抗三种因素原位测试对分析电池失效问题具有一定的实际应用意义。

对于高比能量锂离子电池，整个生命周期中锂电池膨胀应力和阻抗等不断变化，因此分析电池应力和阻抗变化特性规律对理解锂电池失效原因具有重要意义。专利“一种用于锂离子电池安全检测的装置(CN 208400991 U)”公开了一种锂离子电池安全检测的装置，对电池电芯鼓胀情况进行实时监测并及时将压力传感器收集到的压力数据反馈至控制装置进行处理，避免电池电芯进一步的鼓胀，提高锂离子电池使用的安全性。该专利所述方法无法测试不同温度环境下的电池安全状态，同时无法有效分析电池鼓胀的原因。

综上所述，电化学阻抗谱和内阻分析是电池失效分析中一种有效方法，但电池在实际运行过程中应力和温度处于不同条件下，无法有效测试电化学阻抗谱及内阻。现有公开专利技术中的测试方法和装置，尚无法结合电池可变应力、温度条件进行原位测试电池内阻和电化学阻抗谱。

实用新型内容

本实用新型提供一种锂电池测试装置，用以解决传统技术中电池测试装置无法结合电池可变应力、温度条件等进行原位测试电池内阻和电化学阻抗谱的问题。

针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供一种锂电池测试装置，包括：

安装座，所述安装座上形成有测试工位，用于放置锂电池；

应力监测装置，包括压力施加机构以及压力传感器，所述压力施加机构具有靠近或者远离所述测试工位的活动行程，用于对所述锂电池施加压力，所述压力传感器用于感应所述压力施加机构施加的压力值；

温度监测装置，包括加热器以及温度控制器，所述加热器用于加热所述锂电池，所述温度控制器与所述加热器电连接，用于检测所述锂电池的温度并控制所述加热器的加热温度；

交流阻抗监测装置，设于所述安装座上，用于测试所述锂电池的电池交流阻抗；

电化学阻抗监测装置，设于所述安装座上，用于测试所述锂电池的电化学阻抗；以及，

控制装置，与所述应力检测装置、所述温度监测装置、所述交流阻抗监测装置以及所述电化学阻抗监测装置电连接。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述压力施加机构包括设于所述安装座上的压板，所述压板具有沿上下向靠近或者远离所述锂电池的活动行程，所述压板用于在向下靠近所述锂电池的活动行程中对所述锂电池施加压力。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述安装座具有沿上下向依次设置的第一安装板以及第二安装板，所述测试工位形成于所述第二安装板朝向所述第一安装板的一侧；

所述压力施加机构还包括沿上下向活动贯设于所述第一安装板的转轴，所述转轴具有沿其轴向方向转动的活动行程，所述压板上设有用于与所述转轴配合的轴承，所述转轴用于在旋转下降的活动行程中驱动所述压板靠近所述第二安装板。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述安装座还包括设于所述第二安装板远离所述第一安装板一侧的底座，所述底座上设有垫块，所述压力传感器设于所述垫块上、且与所述第二安装板的侧壁抵接。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述第一安装板上还设有轴套，所述转轴活动穿设于所述轴套。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述加热器包括设于所述压板以及所述第二安装板内的加热棒，各所述加热棒均用于对所述锂电池进行加热。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述交流阻抗监测装置包括设于所述压板朝向所述第二安装板一侧的两个交流阻抗测试接触探针以及交流阻抗测试仪，各所述交流阻抗测试接触探针均为弹性设置、且与所述交流阻抗测试仪电连接。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述电化学阻抗监测装置包括设于所述第二安装板朝向所述压板一侧的两个EIS测试接触探针以及电池电化学阻抗谱测试仪，各所述EIS测试接触探针均为弹性设置、且与所述电池电化学阻抗谱测试仪电连接。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述底座上设有沿上下向延伸的多个支撑杆，各所述支撑杆依次贯设于所述第一安装板以及所述第二安装板，各所述支撑杆均通过紧固螺母与所述第一安装板以及所述第二安装板连接。

根据本实用新型提供的一种锂电池测试装置，所述控制装置包括应力监测记录模块，温度监测记录模块、电池交流阻抗监测记录模块、电池内阻监测记录模块以及电池电化学阻抗监测记录模块。

本实用新型提供的锂电池测试装置由于设置了可以靠近以及远离锂电池的压力施加机构，可以在电池充放电测试过程中原位测试电池的电压内阻和电化学阻抗谱，避免了传统方式中需要重新移动电池、拆卸夹板、连接夹具等操作导致电池状态改变，影响相关测试结果的问题；且本实用新型提供的锂电池测试装置可在电池充放电过程中通过压力施加机构改变电池表面应力以及通过加热器改变电池表面温度，可以模拟电池不同压力以及温度条件下的测试条件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型提供的锂电池测试装置的正视图结构示意图。

附图标记：

1：锂电池测试装置； 2：安装座； 3：应力监测装置；

4：温度监测装置； 5：交流阻抗监测装置； 6：电化学阻抗监测装置；

7：第一安装板； 8：第二安装板； 9：底座；

10：垫块； 11：支撑杆； 12：紧固螺母；

13：加热器； 14：压力施加机构； 15：压板；

16：转轴； 17：压力传感器； 18：交流阻抗测试接触探针；

19：EIS测试接触探针。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1描述本实用新型的锂电池测试装置1。

如前所述，传统技术中电池测试装置无法结合电池可变应力、温度条件等进行原位测试电池内阻和电化学阻抗谱的问题。鉴于此，本实用新型实施例提供了一种锂电池测试装置1，包括：安装座2，安装座2上形成有测试工位，用于放置锂电池20；应力监测装置3，包括压力施加机构14以及压力传感器17，压力施加机构14具有靠近或者远离测试工位的活动行程，用于在靠近并接触锂电池20的过程中对锂电池20施加压力，压力传感器17用于感应压力施加机构14施加的压力值，以对压力起到检测监测调控作用，防止压力施加过大对电池造成损坏；需要说明的是，传统技术中采用夹具对电池进行固定夹持，在不同的测试条件下需要不断的拆卸并且安装电池，如此可能会造成电池的测试条件不统一，影响电池测试的精度；本实用新型提供的压力施加机构14通过靠近以及远离锂电池20，一方面达到压力的调控，另一方面也充当了夹具，达到对锂电池20的夹持以及放松，无需拆卸电池即可以持续地进行测试，有效地保证了测试精度。

另外，本实用新型提供的锂电池测试装置1还包括温度监测装置4，温度监测装置4包括加热器13以及温度控制器，加热器13用于加热锂电池20，模拟不同环境温度下的测试条件，温度控制器与加热器13电连接，用于检测锂电池20的温度并控制加热器13的加热温度，以对温度进行监控；以及，交流阻抗监测装置5，设于安装座2上，用于测试锂电池20的电池交流阻抗；以及，电化学阻抗监测装置6，设于安装座2上，用于测试锂电池20的电化学阻抗；以及，控制装置，与应力监测装置3、温度监测装置4、交流阻抗监测装置5以及电化学阻抗监测装置6电连接。

本实用新型提供的锂电池测试装置1由于设置了可以靠近以及远离锂电池20的压力施加机构14，可以在电池充放电测试过程中原位测试电池的电压内阻和电化学阻抗谱，避免了传统方式中需要重新移动电池、拆卸夹板、连接夹具等操作导致电池状态改变，影响相关测试结果的问题；且本实用新型提供的锂电池测试装置1可在电池充放电过程中通过压力施加机构14改变电池表面应力以及通过加热器13改变电池表面温度，可以模拟电池不同压力以及温度条件下的测试条件，解决了传统技术中电池测试装置无法结合电池可变应力、温度条件等进行原位测试电池内阻和电化学阻抗谱的问题。

具体地，压力施加机构14包括设于安装座2上的压板15，压板15具有沿上下向靠近或者远离锂电池20的活动行程，压板15用于在向下靠近锂电池20的活动行程中对锂电池20施加压力。在本实用新型提供的技术方案中，安装座2具有沿上下向依次设置的第一安装板7以及第二安装板8，测试工位形成于第二安装板8朝向所述第一安装板7的一侧，第一安装板7、第二安装板8以及夹板表面应为绝缘设置；压力施加机构14还包括沿上下向活动贯设于第一安装板7的转轴16，转轴16具有沿其轴向方向转动的活动行程，压板15上设有用于与转轴16配合的轴承，转轴16用于在旋转下降的活动行程中驱动压板15靠近第二安装板8。可以理解的是，转轴16在旋转过程中起到上升或者下降的效果，由于转轴16与压板15上的轴承配合，在旋转转轴16的过程中，压板15仅上升或者下降。通过转轴16驱动压板15靠近锂电池20并与其紧密接触，观察压力传感器17的显示数值，当达到实验要求压力时，停止转轴16，使锂电池20表面应力达到测试要求。当然压力施加机构14的实施方式并不只此一种，例如气缸驱动压板15、或者通过伸缩杆驱动压板15也可，本实用新型对此并不加以限定，只是本实施例提供的此种方式通过手动驱动转轴16，更容易控制压力的大小，能够防止压力过大对电池造成损伤。

更具体地，安装座2还包括设于第二安装板8远离所述第一安装板7一侧的底座9，底座9上设有垫块10，压力传感器17设于垫块10上、且与第二安装板8的侧壁抵接。当压板15抵接于锂电池20并对锂电池20施加压力时，锂电池20会对第二安装板8产生想对应的力，通过压力传感器17能够对压力进行有效表征，以满足应力测试要求。

如前所述，转轴16具有旋转上升或者旋转下降的活动行程，在本实用新型提供的技术方案中，第一安装板7上还设有轴套(图1中并未标示)，转轴16活动穿设于轴套，以使转轴16能够旋转上升或者下降、且对转轴16起到一定的保护通，防止转轴16的运动对第一安装板7的磨损。

进一步地，加热器13包括设于压板15以及第二安装板8内的加热棒，各加热棒均用于对锂电池20进行加热。当然，加热器13也可设置为加热丝，本实用新型对此并不加以限定。需要说明的是，压板15与第二安装板8内应该具有安装腔，用于安装上述加热器13。

更进一步地，交流阻抗监测装置5包括设于压板15朝向第二安装板8一侧的两个交流阻抗测试接触探针18以及交流阻抗测试仪(图中并未标示)，各交流阻抗测试接触探针18均为弹性设置、且与交流阻抗测试仪电连接。电化学阻抗监测装置6包括设于第二安装板8朝向压板15一侧的两个EIS测试接触探针19以及电池电化学阻抗谱测试仪(图中并未标示)，各EIS测试接触探针19均为弹性设置、且与电池电化学阻抗谱测试仪电连接。弹性设置的交流阻抗测试接触探针18与EIS测试接触探针19，防止了测试过程中的损伤。由于交流阻抗测试与电化学阻抗测试为现有技术，因此本说明书将不再对具体测试方法以及过程中加以赘述。

安装座2的实施方式具有多种，可以是在安装座2内设置一个容纳腔，容纳腔的底壁用于充当第二安装板8，容纳腔的上壁用于充当第一安装板7。在本实用新型提供的技术方案中，安装座2设为架型，底座9上设有沿上下向延伸的多个支撑杆11，各支撑杆11依次贯设于第一安装板7以及第二安装板8，各支撑杆11均通过紧固螺母12与第一安装板7以及第二安装板8连接。如此设置，一方面保证了安装座2稳定的支撑效果，另一方面第一安装板7与第二安装板8的四周不存在遮挡，可以方便对锂电池20进行实验操作以及观察。

进一步地，控制装置包括应力监测记录模块，温度监测记录模块、电池交流阻抗监测记录模块、电池内阻监测记录模块以及电池电化学阻抗监测记录模块。本说明书将对该锂电池测试装置1的使用方法及流程进行简要描述，具体地包括：

(1)对锂电池20进行预处理，使锂电池20电压满足测试要求；

(2)将锂电池20放置于电池第二安装板8与压板15之间，通过驱动压板15运动，使电池表面应力达到测试要求；

(3)根据要求的测试温度，启动加热器13对第二安装板8以及压板15进行加热控温，使其温度满足测试温度要求；

(4)启动电池充放电测试；

(5)通过控制装置记录测试过程中压力传感器17的压力值、电池内阻值、温度及充放电参数；

(6)测试过程中根据电压、电流等状态实时调整温度；

(7)充放电测试过程中，在设定的静置工步开始后的指定时间点启动电化学阻抗监测装置6，测试电池电化学阻抗谱并记录。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锂电池测试装置，其特征在于，包括：

安装座，所述安装座上形成有测试工位，用于放置锂电池；

应力监测装置，包括压力施加机构以及压力传感器，所述压力施加机构具有靠近或者远离所述测试工位的活动行程，用于对所述锂电池施加压力，所述压力传感器用于感应所述压力施加机构施加的压力值；

温度监测装置，包括加热器以及温度控制器，所述加热器用于加热所述锂电池，所述温度控制器与所述加热器电连接，用于检测所述锂电池的温度并控制所述加热器的加热温度；

交流阻抗监测装置，设于所述安装座上，用于测试所述锂电池的电池交流阻抗；

电化学阻抗监测装置，设于所述安装座上，用于测试所述锂电池的电化学阻抗；以及，

控制装置，与所述应力监测装置、所述温度监测装置、所述交流阻抗监测装置以及所述电化学阻抗监测装置电连接。

2.根据权利要求1所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述压力施加机构包括设于所述安装座上的压板，所述压板具有沿上下向靠近或者远离所述锂电池的活动行程，所述压板用于在向下靠近所述锂电池的活动行程中对所述锂电池施加压力。

3.根据权利要求2所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述安装座具有沿上下向依次设置的第一安装板以及第二安装板，所述测试工位形成于所述第二安装板朝向所述第一安装板的一侧；

所述压力施加机构还包括沿上下向活动贯设于所述第一安装板的转轴，所述转轴具有沿其轴向方向转动的活动行程，所述压板上设有用于与所述转轴配合的轴承，所述转轴用于在旋转下降的活动行程中驱动所述压板靠近所述第二安装板。

4.根据权利要求3所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述安装座还包括设于所述第二安装板远离所述第一安装板一侧的底座，所述底座上设有垫块，所述压力传感器设于所述垫块上、且与所述第二安装板的侧壁抵接。

5.根据权利要求3所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述第一安装板上还设有轴套，所述转轴活动穿设于所述轴套。

6.根据权利要求3所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述加热器包括设于所述压板以及所述第二安装板内的加热棒，各所述加热棒均用于对所述锂电池进行加热。

7.根据权利要求3所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述交流阻抗监测装置包括设于所述压板朝向所述第二安装板一侧的两个交流阻抗测试接触探针以及交流阻抗测试仪，各所述交流阻抗测试接触探针均为弹性设置、且与所述交流阻抗测试仪电连接。

8.根据权利要求3所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述电化学阻抗监测装置包括设于所述第二安装板朝向所述压板一侧的两个EIS测试接触探针以及电池电化学阻抗谱测试仪，各所述EIS测试接触探针均为弹性设置、且与所述电池电化学阻抗谱测试仪电连接。

9.根据权利要求4所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述底座上设有沿上下向延伸的多个支撑杆，各所述支撑杆依次贯设于所述第一安装板以及所述第二安装板，各所述支撑杆均通过紧固螺母与所述第一安装板以及所述第二安装板连接。

10.根据权利要求1所述的锂电池测试装置，其特征在于，所述控制装置包括应力监测记录模块，温度监测记录模块、电池交流阻抗监测记录模块、电池内阻监测记录模块以及电池电化学阻抗监测记录模块。

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