CN217787317U - 电性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电性能测试装置，涉及电池技术领域。电性能测试装置包括充放电设备、数据采集设备和压力测试设备，数据采集设备与充放电设备连接；压力测试设备包括测试夹具和与测试夹具连接的压力调节组件；测试夹具用于固定测试样品，压力调节组件用于对测试样品施加不同的压力；充放电设备与测试夹具连接，数据采集设备与测试夹具连接，可以实现不同压力条件下对测试样品的电性能测试。

Description

电性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电性能测试装置。

背景技术

锂离子电池的正负极和隔膜都具有多孔结构，电极和隔膜的孔隙率以及迂曲度等参数都会对锂离子在其中的扩散产生一定的影响。由于机械压力会对多孔材料的孔隙率和迂曲度产生一定的影响，因此机械压力会影响锂离子在正负极和隔膜中的扩散速度，进而影响锂离子电池的电化学性能。

因此有必要设计一种测试装置，用于测试电池在不同压力情况下的电性能参数，以更好的了解压力对锂离子电池的电性能的产生的影响。现有的测试装置存在结构复杂、操作不便以及测试效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电性能测试装置，其能够高效快速地测试电池在不同压力情况下的电性能。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种电性能测试装置，包括：

充放电设备；

数据采集设备，与所述充放电设备连接；

压力测试设备，包括测试夹具和与所述测试夹具连接的压力调节组件；所述测试夹具用于固定测试样品，所述压力调节组件用于对所述测试样品施加不同的压力；所述充放电设备与所述测试夹具连接，所述数据采集设备与所述测试夹具连接。

在可选的实施方式中，所述压力调节组件包括驱动件和传动组件，所述驱动件与所述传动组件连接，所述传动组件与所述测试夹具连接。

在可选的实施方式中，所述压力调节组件包括连杆，所述传动组件与所述连杆连接，所述连杆与所述测试夹具连接。

在可选的实施方式中，所述测试夹具包括底座和与所述底座相对设置的压杆，所述压杆与所述压力调节组件连接，所述底座和所述压杆之间用于放置所述测试样品，所述压力调节组件用于调节所述压杆与所述底座之间的距离。

在可选的实施方式中，所述数据采集设备连接有温度检测器，所述温度检测器设于所述压杆或所述底座。

在可选的实施方式中，所述底座和/或所述压杆设有电流正极采样端、电流负极采样端、电压正极采样端和电压负极采样端，所述电流正极采样端、所述电流负极采样端、所述电压正极采样端和所述电压负极采样端分别与所述充放电设备电连接。

在可选的实施方式中，还包括电流正极采样线、电流负极采样线、电压正极采样线和电压负极采样线；

所述电流正极采样端、所述电压正极采样端设于所述压杆上，所述电流负极采样端和所述电压负极采样端设于所述底座上；

所述电流正极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电流正极采样端连接，所述电流负极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电流负极采样端连接，所述电压正极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电压正极采样端连接，所述电压负极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电压负极采样端连接。

在可选的实施方式中，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述底座或所述压杆上，用于测试所述测试样品的压力。

在可选的实施方式中，还包括测试台，所述底座设于所述测试台上。所述测试台上设有显示屏，所述显示屏用于实时显示所述测试样品的测试参数。

在可选的实施方式中，所述测试台上设有操作部，所述操作部与所述压力调节组件电连接，用于控制所述压力调节组件以调节所述压杆与所述底座之间的距离。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的电性能测试装置，设有压力调节组件，可以调节测试夹具对测试样品的压力，从而快速高效地获取不同压力下，测试样品的电性能参数，实现对测试样品在不同压力情况的电性能测试，测试效率高，操作简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电性能测试装置的结构示意图。

图标：1-控制器；11-第一通讯线；2-充放电设备；21-第二通讯线；22-电流正极采样线；24-电流负极采样线；23-电压正极采样线；25-电压负极采样线；3-数据采集设备；31-热电偶；33-温度采样线；35-螺杆；4-压力测试设备；41-测试夹具；411-底座；413-压杆；43-压力调节组件；431-驱动件；433-丝杆；435-螺母；437-连杆；45-压力传感器；47-测试台；471-凹槽；473-显示屏；475-操作部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

请参照图1，本实施例提供一种电性能测试装置，主要用于对锂离子电池在不同压力情况下的电性能测试，可用于分析压力对锂离子电池的电性能的影响，从而指导锂离子电池的设计。

该电性能测试装置包括控制器1、充放电设备2、数据采集设备3和压力测试设备4，充放电设备2与控制器1连接；数据采集设备3与充放电设备2连接；压力测试设备4包括测试夹具41和与测试夹具41连接的压力调节组件43；测试夹具41用于固定测试样品，压力调节组件43用于对测试样品施加不同的压力；充放电设备2与测试夹具41连接，用于测试测试样品的电参数；数据采集设备3与测试夹具41连接，用于检测测试样品的温度。

本实施例中，测试样品主要为纽扣电池，纽扣电池制作周期短、体积小、所需原材料较少，成本较低，是锂电池材料在研发阶段用于测试较好的测试对象。当然，并不仅限于此，测试样品也可以是其他类型的电池或电芯等，如方形或圆柱电池等，这里不作具体限定。

压力调节组件43包括驱动件431和传动组件，驱动件431与传动组件连接，传动组件与测试夹具41连接。测试夹具41包括底座411和与底座411相对设置的压杆413，压杆413与压力调节组件43连接，底座411和压杆413之间用于放置测试样品，压力调节组件43用于调节压杆413与底座411之间的距离，从而实现测试夹具41对测试样品不同的夹紧力，以此模拟测试样品受到不同的压力。

可选地，驱动件431采用电机，传动组件采用丝杆433和螺母435，电机与丝杆433传动连接，螺母435套设于丝杆433，且与丝杆433啮合传动，压杆413与螺母435连接。应当理解，电机启动，带动丝杆433转动，丝杆433转动带动螺母435沿丝杆433的轴向移动，从而带动压杆413沿丝杆433轴向移动。如图1，丝杆433沿竖向布置，可实现螺母435和压杆413沿上下方向的升降运动，比如电机正转，螺母435和压杆413上升，减小测试样品受到的压力；电机反转，螺母435和压杆413下降，增加测试样品受到的压力。

本实施例中，压力调节组件43包括连杆437，传动组件与连杆437连接，连杆437与测试夹具41连接。连杆437的设置，便于底座411和压杆413的位置布设，能够保持压杆413和底座411的位置相对应，方便在底座411和压杆413之间放置测试样品。连杆437的一端与螺母435连接，另一端与压杆413连接，带动压杆413上下升降，从而调节压杆413与底座411之间的距离。

需要说明的是，在其它可选的实施方式中，传动组件也可以采用齿轮齿条传动或曲柄滑块传动等，驱动件431也可以是马达等动力元件；或者，也可以采用直线气缸带动压杆413实现升降运动，这里不作具体限定。

数据采集设备3连接有温度检测器，温度检测器设于压杆413或底座411，用于检测测试样品的温度。可选地，温度检测器采用热电偶31，热电偶31设于压杆413内，且从压杆413内延伸至压杆413靠近底座411的一端端面，测试过程中，热电偶31用于与测试样品接触，以采集测试样品的温度信号。本实施例中，热电偶31采用压簧式固定热电偶31，热电偶31通过螺杆35固定在压杆413上，热电偶31通过温度采样线33与数据测试设备电连接。压杆413可采用空心结构，便于安装热电偶31以及相连的温度采样线33，压杆413的壳体可采用绝缘材料，与温度检测器等实现电气绝缘，以提高测试的准确性。当然，除热电偶31以外，还可以采用其他类型的温度传感器，这里不作具体限定。

压杆413或底座411上设有压力传感器45，压力传感器45用于检测测试样品受到的压力。本实施例中，压力传感器45安装在底座411上，用于检测测试样品受到的压力。

可选地，底座411和/或压杆413设有电流正极采样端、电流负极采样端、电压正极采样端和电压负极采样端，电流正极采样端、电流负极采样端、电压正极采样端和电压负极采样端分别与充放电设备2电连接。当测试样品放于底座411和压杆413之间，可直接与电流正极采样端、电流负极采样端、电压正极采样端和电压负极采样端接触，从而便于充放电设备2采集电流和电压信号。

为了方便测试样品的安装，本实施例中，电流正极采样端、电压正极采样端设于压杆413上，电流负极采样端和电压负极采样端设于底座411上；这样测试中，每次放置测试样品时，可以统一将测试样品的正极朝上、负极朝下，与采样端的正负极保持一致，防止测试样品的方向错放，提高测试效率和测试精度。

可选地，测试夹具41与充放电设备2也通过采样线实现电连接，采样线包括电流正极采样线22、电流负极采样线24、电压正极采样线23和电压负极采样线25。具体地，电流正极采样线22的一端与充放电设备2连接，另一端与电流正极采样端连接，电流负极采样线24的一端与充放电设备2连接，另一端与电流负极采样端连接，电压正极采样线23的一端与充放电设备2连接，另一端与电压正极采样端连接，电压负极采样线25的一端与充放电设备2连接，另一端与电压负极采样端连接。应当理解，充放电设备2上有对应的电流正负极连接端、电压正负极连接端，采样线需与对应的连接端连接即可。本实施例中，电流采样和电压采样分开设置，即采用四线法实现充放电设备2和测试夹具41的连接，这样设置可有效降低电压和电流信号相互间的干扰，保证测试数据的准确性，提高测试精度。

需要说明的是，电流采样线和电压采样线仅与测试夹具41上的连接端实现电连接，与测试夹具41的其它部位保持电气绝缘，这样可以确保测试中只有测试样品接入测试电路，提高测试精度，提高测试的稳定性和可靠性，同时也能确保操作人员自身的安全。本实施例中，电流、电压、温度和压力的采集端均设置在底座411和压杆413上，集成度高，结构紧凑，测试更加方便，测试效率高，可以一次性获得电流、电压、温度和压力多项参数。

在其它可选的实施方式中，也可以将电流负极采样端、电压负极采样端设于压杆413上，电流正极采样端和电压正极采样端设于底座411上，这样只需在放置测试样品时，将正极朝下、负极朝上放置即可，其余测试原理一致，这里不作具体限定。

容易理解，充放电设备2与控制器1之间采用第一通讯线11连接，实现数据信号的传输；充放电设备2上还有温度采集端，温度采样端与数据采集设备3通过第二通讯线21连接，测试过程中测试样品的温度信号、电流信号、电压信号和压力信号均能传递至控制器1中。

可选地，压力测试设备4还包括测试台47，底座411设于测试台47上。测试台47上开设有凹槽471，底座411安装在凹槽471内，在放置测试样品时，凹槽471对测试样品有一定的定位作用。此外，由于纽扣电池等测试样品较小，操作过程中容易滚动或滑落，将底座411设置于测试台47的凹槽471内，能够防止测试样品掉落。进一步地，凹槽471的槽口尺寸大于槽底尺寸，一方面可以方便测试样品的放置，便于操作，另一方面，能够实现对不同尺寸的测试样品的测试，适应性更强，测试灵活性更高。

测试台47上设有显示屏473和操作部475，压力传感器45与显示屏473电连接，压力传感器45能够检测当前测试样品受到的压力信号并自动换算成当前压力值，在显示屏473上实时显示。当然，显示屏473上还可以显示压杆413的移动距离。实际测试过程中，可人工手动将当前压力输入控制器1中，与当前的电性能测试参数(温度、电压、电流)等进行保存。当然，在其它实施方式中，也可以采用压力传感器45与控制器1连接，压力传感器45可自动将压力信号传输至控制器1中，这里不作具体限定。操作部475与压力调节组件43电连接，用于控制压力调节组件43以调节压杆413与底座411之间的距离。应当理解，操作部475可以是操作面板，操作面板上设有相应的按键，包括但不限于控制电机的启动、停止、上升、下降和复位等。按下对应的按键，即可执行相应的指令，自动化程度高。

通过操作部475可以实现压杆413与底座411之间的距离调节，从而通过压力传感器45换算成相应的压力。由于压杆413的下平面(靠近底座411的一端端面)面积固定，压力传感器45可自动换算成当前的压力，并实时显示在显示屏473上，可视化程度高。同时充放电设备2与控制器1相连，控制器1内存储有充放电设备2的执行软件，可通过控制器1设置当前充放电设备2的运行方式，并且可将当前的运行方式、电流、电压、文档和压力等测试数据一并导出保存。

可以理解，本实施例中的控制器1可以是笔记本电脑、台式电脑或其它计算机，当然，控制器1也可以是一种集成电路芯片，具有信号的存储和处理能力。比如采用通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本实施例中的电性能测试装置，操作人员仅需操作相应的按键，压力传感器45能自动换算成当前的压力，并在显示屏473上显示；压杆413距离的调节也由电机驱动自动完成，可靠性高，操作方便，测试效率高，自动化程度高。

本实施例提供的电性能测试装置，安装和测试方法如下：

先接线，将控制器1与充放电设备2通过第一通讯线11连接，将充放电设备2与数据采集设备3通过第二通讯线21连接，充放电设备2与压杆413之间连接电流正极采样线22、电压正极采样线23，充放电设备2与底座411之间连接电流负极采样线24、电压负极采样线25，热电偶31安装在压杆413上，且热电偶31通过温度采集线与数据采集设备3连接，底座411上安装压力传感器45。

将测试样品放置在底座411上，正极朝上，负极朝下，与充放电设备2的正负极保持一致。通过电机驱动压杆413升降，调整压杆413的位置，压杆413的下端面需要与测试样品接触，实现测试电路的导通。并且压杆413对测试样品施加第一预设压力，开启充放电测试软件，进行测试；测试完成后，通过在操作面板上按下相应按键，可控制电机再次调节压杆413的下压距离，对测试样品施加不同的压力，如第二预设压力、第三预设压力等，依次对测试样品进行电性能测试，得到不同压力情况下的电性能参数。可选地，每次测试完成后，可先将压杆413上升复位至零点，再下移压杆413，便于提高压杆413下压距离的精确度。

测试过程中，可通过控制器1对充放电测试软件进行运行方式的编辑、测试的执行以及数据的导出、保存等。压杆413的下压距离的调节可以在操作面板上进行按键操作，且当前压力经换算后可直接在显示屏473上显示，测试操作方便，测试效率高，可视化程度高。

综上所述，本实用新型实施例提供的电性能测试装置，具有以下几个方面的有益效果：

本实用新型实施例提供的电性能测试装置，设有压力调节组件43，可以调节测试夹具41对测试样品的压力，从而快速高效地获取不同压力下测试样品的电参数以及温度等性能，实现对测试样品在不同压力情况的电性能测试。一次性获取多项测试参数，测试效率高；可在测试台47的操作面板上进行按键操作，调节压杆413的下压距离，从而模拟不同的压力状态，操作简单方便，且压力可直接在显示屏473显示，可视化程度高。测试夹具41上的采样端以及各类采样线分别与压杆413壳体、测试台47等保持电气绝缘，有利于提高测试精度，测试结果的可信度更高；同时确保了测试过程中操作人员的人身安全。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电性能测试装置，其特征在于，包括：

充放电设备；

数据采集设备，与所述充放电设备连接；

压力测试设备，包括测试夹具和与所述测试夹具连接的压力调节组件；所述测试夹具用于固定测试样品，所述压力调节组件用于对所述测试样品施加不同的压力；所述充放电设备与所述测试夹具连接；所述数据采集设备与所述测试夹具连接。

2.根据权利要求1所述的电性能测试装置，其特征在于，所述压力调节组件包括驱动件和传动组件，所述驱动件与所述传动组件连接，所述传动组件与所述测试夹具连接。

3.根据权利要求2所述的电性能测试装置，其特征在于，所述压力调节组件包括连杆，所述传动组件与所述连杆连接，所述连杆与所述测试夹具连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电性能测试装置，其特征在于，所述测试夹具包括底座和与所述底座相对设置的压杆，所述压杆与所述压力调节组件连接，所述底座和所述压杆之间用于放置所述测试样品，所述压力调节组件用于调节所述压杆与所述底座之间的距离。

5.根据权利要求4所述的电性能测试装置，其特征在于，所述数据采集设备连接有温度检测器，所述温度检测器设于所述压杆或所述底座。

6.根据权利要求4所述的电性能测试装置，其特征在于，所述底座和/或所述压杆设有电流正极采样端、电流负极采样端、电压正极采样端和电压负极采样端，所述电流正极采样端、所述电流负极采样端、所述电压正极采样端和所述电压负极采样端分别与所述充放电设备电连接。

7.根据权利要求6所述的电性能测试装置，其特征在于，还包括电流正极采样线、电流负极采样线、电压正极采样线和电压负极采样线；

所述电流正极采样端、所述电压正极采样端设于所述压杆上，所述电流负极采样端和所述电压负极采样端设于所述底座上；

所述电流正极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电流正极采样端连接，所述电流负极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电流负极采样端连接，所述电压正极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电压正极采样端连接，所述电压负极采样线的一端与所述充放电设备连接，另一端与所述电压负极采样端连接。

8.根据权利要求4所述的电性能测试装置，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述底座或所述压杆上，用于测试所述测试样品的压力。

9.根据权利要求4所述的电性能测试装置，其特征在于，还包括测试台，所述底座设于所述测试台上；所述测试台上设有显示屏，所述显示屏用于实时显示所述测试样品的测试参数。

10.根据权利要求9所述的电性能测试装置，其特征在于，所述测试台上设有操作部，所述操作部与所述压力调节组件电连接，用于控制所述压力调节组件以调节所述压杆与所述底座之间的距离。

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