CN219067078U - 电池夹具及测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池夹具及测试系统，所述电池夹具中第一盖板的第一面设置有第一区域和第一安装槽；第二盖板的第二面设置有第二区域和第二安装槽；第一面和第二面之间用于设置待限位电池；连接组件连接在第一盖板和第二盖板之间，连接组件用于对待限位电池进行松紧调节；缓冲装置包括第一缓冲件和第二缓冲件；第一缓冲件设置在第一安装槽上，第二缓冲件设置在第二安装槽上；待限位电池在第一循环状态时，第一缓冲件和第二缓冲件均接触待限位电池；待限位电池在第二循环状态时，第一区域、第二区域、第一缓冲件和第二缓冲件均接触待限位电池，进而实现对电池的限位，同时优化了电池的受力状态，避免电池受力不均匀，改善电池的析锂现象。

Description

电池夹具及测试系统

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池夹具及测试系统。

背景技术

随着新能源汽车应用越来越广泛，动力电池的使用量也越来越高。在电池使用过程中，会因为充放电而发生极片厚度增大、电池内部产气等问题，上述问题均会导致电池产生鼓胀而变形。为解决该问题，通常会使用工装夹具对电池进行限位处理，防止电池变形产生安全事故。但由于锂电池极片削薄区设计，极片呈现出顶部厚度小的结构，导致电池顶部较其他位置偏薄，在安装工装夹具后，夹具和电池铝壳直接接触，对极片顶部的作用力不足，因极片削薄区长时间受力不足，削薄区处极片间隙变大导致局部阻抗增大，阻碍锂离子通过。由于电池的外部充电倍率相同，削薄区处局部阻抗增大导致该处产生局部高充电倍率，超过负极活性材料的倍率能力，会导致在削薄区处发生析锂。另外，沉积的锂会与电解液反应，消耗电解液，进一步导致阻抗增加和析锂发生，从而严重影响电池的性能，还可能引发安全问题。

现有的电池工装夹具使用过程中，存在对电池极片受力不均匀，导致电池发生析锂，工装夹具的可靠性低。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述现有的电池工装夹具使用过程中存在的问题，提供一种能够提高工装夹具可靠性，对电池极片受力均匀，避免电池发生析锂的电池夹具及测试系统。

第一方面，本申请提供一种电池夹具，包括：

第一盖板，第一盖板包括第一面，第一面设置有第一区域和第一安装槽；

第二盖板，第二盖板包括第二面，第二面设置有第二区域和第二安装槽；第一面和第二面之间用于设置待限位电池；

连接组件，连接组件连接在第一盖板和第二盖板之间，连接组件用于对待限位电池进行松紧调节；

缓冲装置，缓冲装置包括第一缓冲件和第二缓冲件；第一缓冲件设置在第一安装槽上，第二缓冲件设置在第二安装槽上；

待限位电池在第一循环状态时，第一缓冲件和第二缓冲件均接触待限位电池；待限位电池在第二循环状态时，第一区域、第二区域、第一缓冲件和第二缓冲件均接触待限位电池。

可选的，第一安装槽环绕第一区域的外围；第二安装槽环绕第二区域的外围。

可选的，待限位电池的第一侧面包括第一电芯中部区域、第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域，第一电芯中部区域位于第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域之间；待限位电池的第二侧面包括第二电芯中部区域、第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域，第二电芯中部区域位于第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域之间；

待限位电池在第一循环状态或第二循环状态时，第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域均接触第一缓冲件；第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域均接触第二缓冲件；待限位电池在第二循环状态时，第一电芯中部区域接触第一区域，第二电芯中部区域接触第二区域。

可选的，第一缓冲件为不受力状态时，第一缓冲件的厚度大于第一安装槽的深度；第二缓冲件为不受力状态时，第二缓冲件的厚度大于第二安装槽的深度。

可选的，第一盖板设置有至少2个第一安装孔，至少2个第一安装孔位于第一安装槽外围；第二盖板设置有至少2个第二安装孔，至少2个第二安装孔位于第二安装槽外围；各第一安装孔一一对应各第二安装孔；连接组件包括至少2个连接件；

连接件通过相应的第一安装孔和相应的第二安装孔，对待限位电池进行松紧调节。

可选的，第一缓冲件设置有至少一个第一容纳腔，第一容纳腔用于容纳第一压力传感器。

可选的，第一缓冲件设置有至少一个第二容纳腔，第二容纳腔用于容纳第一位移传感器。

可选的，第二缓冲件设置有至少一个第三容纳腔，第三容纳腔用于容纳第二压力传感器。

可选的，第二缓冲件设置有至少一个第四容纳腔，第四容纳腔用于容纳第二位移传感器。

第二方面，本申请提供一种电池测试系统，电池测试系统包括待限位电池、电性能测试柜以及如上述任意一项的电池夹具；待限位电池设置在电池夹具内，待限位电池与电性能测试柜电性连接。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的电池夹具中，包括第一盖板、第二盖板、连接组件和缓冲装置；第一盖板包括第一面，第一面设置有第一区域和第一安装槽；第二盖板包括第二面，第二面设置有第二区域和第二安装槽；第一面和第二面之间用于设置待限位电池；连接组件连接在第一盖板和第二盖板之间，连接组件用于对待限位电池进行松紧调节；缓冲装置包括第一缓冲件和第二缓冲件；第一缓冲件设置在第一安装槽上，第二缓冲件设置在第二安装槽上；待限位电池在第一循环状态时，第一缓冲件和第二缓冲件均接触待限位电池；待限位电池在第二循环状态时，第一区域、第二区域、第一缓冲件和第二缓冲件均接触待限位电池，进而实现对电池的限位，同时优化了电池的受力状态，避免电池受力不均匀，改善电池的析锂现象。本申请通过对电池夹具结构的优化，能够实现优化电池结构中极片的受力状态，确保极片各位置受力在适宜范围内，避免因极片受力不均而失效，从而能够提高工装夹具可靠性，对电池极片受力均匀，避免电池发生析锂。

附图说明

图1为本申请实施例中电池夹具的第一结构示意图；

图2为本申请实施例中电池夹具的第二结构示意图；

图3为本申请实施例中电池夹具的第三结构示意图；

图4为本申请实施例中电池夹具的第四结构示意图；

图5为本申请实施例中电池测试系统的结构示意图。

附图标记：

10、电池夹具；100、第一盖板；104、第一安装孔；110、第二盖板；112、第二安装槽；114、第二安装孔；120、连接件；130、第一缓冲件；140、第二缓冲件；20、待限位电池；30、电性能测试柜。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

在一个实施例中，如图1至4所示，提供了一种电池夹具，该电池夹具10包括：第一盖板100、第二盖板110、连接组件和缓冲装置。第一盖板100包括第一面，第一面设置有第一区域和第一安装槽(图中未示出)；第二盖板110包括第二面，第二面设置有第二区域和第二安装槽112；第一面和第二面之间用于设置待限位电池20；连接组件连接在第一盖板100和第二盖板110之间，连接组件用于对待限位电池20进行松紧调节；缓冲装置包括第一缓冲件130和第二缓冲件140；第一缓冲件130设置在第一安装槽上，第二缓冲件140设置在第二安装槽112上；待限位电池20在第一循环状态时，第一缓冲件130和第二缓冲件140均接触待限位电池20；待限位电池20在第二循环状态时，第一区域、第二区域、第一缓冲件130和第二缓冲件140均接触待限位电池20。

其中，第一盖板100可以是金属盖板或非金属盖板，第一盖板100包括第一面，第一盖板100的第一面的形状可以但不限于是长方形。第一盖板100的第一面设置有第一区域和第一安装槽，第一区域可根据电池的形状和结构而确定，例如，可基于待限位电池20极片削薄区的设计，极片呈现出顶部厚度小的结构，即待限位电池20顶部较其他位置偏薄，第一区域可对应待限位电池20的相应贴合面，且第一区域的面积小于对应待限位电池20的相应贴合面的面积。示例性的，第一区域可对应待限位电池20的相应贴合面的中部。第一区域可以是矩形形状。第一安装槽可根据待限位电池20极片削薄区设计位置以及第一区域的位置和形状而确定，例如，第一安装槽可对应待限位电池20的极片削薄区位置。

第二盖板110可以是金属盖板或非金属盖板，第二盖板110包括第二面，第二盖板110的第二面的形状可以但不限于是长方形。第二盖板110的第二面设置有第二区域和第二安装槽112，第二区域可根据电池的形状和结构而确定，例如，可基于待限位电池20极片削薄区的设计，极片呈现出顶部厚度小的结构，即待限位电池20顶部较其他位置偏薄，第二区域可对应待限位电池20的相应贴合面，且第二区域的面积小于对应待限位电池20的相应贴合面的面积。示例性的，第二区域可对应待限位电池20的相应贴合面的中部。第二区域可以是矩形形状。第二安装槽112可根据待限位电池20极片削薄区设计位置以及第二区域的位置和形状而确定，例如，第二安装槽112可对应待限位电池20的极片削薄区位置。第一盖板100的第一面和第二盖板110的第二面相对应，进而将待限位电池20设置在第一盖板100和第二盖板110之间，使得第一盖板100的第一面和第二盖板110的第二面之间能够对待限位电池20进行限位。

连接组件与第一盖板100可拆卸连接设置，连接组件与第二盖板110可拆卸连接设置，可通过调节连接组件，实现对第一盖板100和第二盖板110的松紧调节，进而实现对待限位电池20的松紧调节。缓冲装置可用来对待限位电池20的贴合面进行缓冲，缓冲装置可包括第一缓冲件130和第二缓冲件140，第一缓冲件130可卡接设置在第一安装槽上，第二缓冲件140可卡接设置在第二安装槽112上。示例性的，第一缓冲件130和第二缓冲件140可以但不限于是硅胶缓冲件。

第一循环状态可以是待限位电池20的循环初期阶段，第二循环状态可以是待限位电池20的电池循环中后期阶段。需要说明的是，待限位电池20的循环初期阶段，电池极片处于正常状态；待限位电池20的循环中后期阶段，电池极片受电化学反应影响而增厚。

基于第一缓冲件130设置在第一安装槽，第二缓冲件140设置在第二安装槽112上，待限位电池20设置在第一盖板100的第一面和第二盖板110的第二面之间，通过连接组件对第一盖板100和第二盖板110进行锁紧限位。在待限位电池20在第一循环状态时，第一缓冲件130和第二缓冲件140均接触待限位电池20，待限位电池20的削薄区处和正常极片处均处于受力状态，可避免电池极片削薄区处(即电池顶部)因受力不足而析锂。

在待限位电池20在第二循环状态时，第一区域、第二区域、第一缓冲件130和第二缓冲件140均接触待限位电池20，因电池极片受电化学反应影响而增厚，此时电池电芯中部和底部厚度均大于电池电芯顶部，但由于电池电芯底部受连接组件预紧力影响，无法发生明显形变，因此，电池电芯中部鼓胀明显，将缓冲装置挤向电池电芯顶部和底部，可避免正常极片处(即电池电芯中部和底部)因受力过大而析锂，从而有效优化电池削薄区处极片结构的受力情况。

上述实施例中，第一盖板100包括第一面，第一面设置有第一区域和第一安装槽；第二盖板110包括第二面，第二面设置有第二区域和第二安装槽112；第一面和第二面之间用于设置待限位电池20；连接组件连接在第一盖板100和第二盖板110之间，连接组件用于对待限位电池20进行松紧调节；缓冲装置包括第一缓冲件130和第二缓冲件140；第一缓冲件130设置在第一安装槽上，第二缓冲件140设置在第二安装槽112上；待限位电池20在第一循环状态时，第一缓冲件130和第二缓冲件140均接触待限位电池20；待限位电池20在第二循环状态时，第一区域、第二区域、第一缓冲件130和第二缓冲件140均接触待限位电池20，进而实现对电池的限位，同时优化了电池的受力状态，避免电池受力不均匀，改善电池的析锂现象。本申请通过对电池夹具10结构的优化，能够实现优化电池结构中极片的受力状态，确保极片各位置受力在适宜范围内，避免因极片受力不均而失效，从而能够提高工装夹具可靠性，对电池极片受力均匀，避免电池发生析锂。

在一个示例中，第一安装槽环绕第一区域的外围；第二安装槽112环绕第二区域的外围。

其中，第一区域为矩形形状，第一安装槽环绕第一区域的外围设置，通过将第一缓冲件130卡接在第一安装槽内，进而使得第一缓冲件130环绕第一区域的外围。第二区域为矩形形状，第二安装槽112环绕第二区域的外围设置，通过将第二缓冲件140卡接在第二安装槽112内，进而使得第额缓冲件环绕第二区域的外围。

在一个示例中，第一缓冲件130为不受力状态时，第一缓冲件130的厚度大于第一安装槽的深度；第二缓冲件140为不受力状态时，第二缓冲件140的厚度大于第二安装槽112的深度。

示例性的，可依据待限位电池20的规格设计电池夹具10的尺寸，确保待限位电池20的中部位置可对应安装在电池夹具10的第一盖板100的第一区域和第二盖板110的第二区域之间。依据待限位电池20BOL态极片厚度和各阶段拆解(例如循环100次、循环200次、循环300次等)测量的极片厚度，计算电池极片削薄区和正常极片区域的厚度增长率；依据电池极片削薄区设计(厚度、宽度)和极片厚度增长率，进而可设计第一缓冲件130和第二缓冲件140的尺寸(厚度、长度和宽度)和材质；依据待限位电池20极片结构在电池夹具10里的位置，在第一盖板100和第二盖板110的对应位置开槽，得到第一安装槽和第二安装槽112，将第一缓冲件130和第二缓冲件140安装相应的第一安装槽和第二安装槽112内。

在一个示例中，待限位电池20的第一侧面包括第一电芯中部区域、第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域，第一电芯中部区域位于第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域之间；待限位电池20的第二侧面包括第二电芯中部区域、第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域，第二电芯中部区域位于第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域之间。待限位电池20在第一循环状态或第二循环状态时，第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域均接触第一缓冲件130；第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域均接触第二缓冲件140；待限位电池20在第二循环状态时，第一电芯中部区域接触第一区域，第二电芯中部区域接触第二区域。

其中，第一电芯顶部区域和第二电芯顶部区域对应待限位电池20的相应侧面的极片削薄区。待限位电池20的第一侧面与第二侧面相对应，基于对待限位电池20第一侧面的第二侧面的区域划分，通过将第一缓冲件130设置在第一安装槽，第二缓冲件140设置在第二安装槽112上，待限位电池20设置在第一盖板100的第一面和第二盖板110的第二面之间，通过连接组件对第一盖板100和第二盖板110进行锁紧限位。在待限位电池20在第一循环状态时，第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域均接触第一缓冲件130，第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域均接触第二缓冲件140，待限位电池20的削薄区处和正常极片处均处于受力状态，可避免电池极片削薄区处(即电池顶部)因受力不足而析锂。

在待限位电池20在第二循环状态时，第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域均接触第一缓冲件130；第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域均接触第二缓冲件140；且第一电芯中部区域接触第一区域，第二电芯中部区域接触第二区域，因电池极片受电化学反应影响而增厚，此时电池电芯中部和底部厚度均大于电池电芯顶部，但由于电池电芯底部受连接组件预紧力影响，无法发生明显形变，因此，电池电芯中部鼓胀明显，将缓冲装置挤向电池电芯顶部和底部，可避免正常极片处(即电池电芯中部和底部)因受力过大而析锂，从而有效优化电池削薄区处极片结构的受力情况。

在一个示例中，如图2所示，第一盖板100设置有至少2个第一安装孔104，至少2个第一安装孔104位于第一安装槽外围；第二盖板110设置有至少2个第二安装孔114，至少2个第二安装孔114位于第二安装槽112外围；各第一安装孔104一一对应各第二安装孔114；连接组件包括至少2个连接件120；连接件120通过相应的第一安装孔104和相应的第二安装孔114，对待限位电池20进行松紧调节。

例如，第一安装孔104的数量为4个，第二安装孔114的数量为4个，连接件120的数量为4个，其中，连接件120可以但不限于是螺栓。将各连接件120穿过相应的第一安装孔104和相应的第二安装孔114，通过螺母与螺栓配合，实现对第一盖板100和第二盖板110之间的松紧调节，进而实现对待限位电池20进行松紧调节。

上述实施例中，通过对电池夹具10结构的优化，能够实现优化电池结构中极片的受力状态，确保极片各位置受力在适宜范围内，避免因极片受力不均而失效，从而能够提高工装夹具可靠性，对电池极片受力均匀，避免电池发生析锂。

在一个示例中，第一缓冲件130设置有至少一个第一容纳腔，第一容纳腔用于容纳第一压力传感器。第一缓冲件130设置有至少一个第二容纳腔，第二容纳腔用于容纳第一位移传感器。

通过将第一压力传感器和第一位移传感器置于第一缓冲件130中；通过第一压力传感器监控待限位电池20贴合面的力变化，通过第一位移传感器监控第一缓冲件130的形变。

在一个示例中，第二缓冲件140设置有至少一个第三容纳腔，第三容纳腔用于容纳第二压力传感器。第二缓冲件140设置有至少一个第四容纳腔，第四容纳腔用于容纳第二位移传感器。

通过将第二压力传感器和第二位移传感器置于第二缓冲件140中；通过第二压力传感器监控待限位电池20贴合面的力变化，通过第二位移传感器监控第二缓冲件140的形变。

在一个实施例中，如图5所示，还提供一种电池测试系统，电池测试系统包括待限位电池20、电性能测试柜30以及如上述任意一项的电池夹具10；待限位电池20设置在电池夹具10内，待限位电池20与电性能测试柜30电性连接。

其中，待限位电池20可以是锂电池。电性能测试柜30可用来对待限位电池20进行充放电测试。基于待限位电池20设置在电池夹具10内，待限位电池20与电性能测试柜30电性连接，进而电性能测试柜30可基于预设的加载程序或人为操控，对待限位电池20进行充电测试。

通过对电池夹具10结构的优化，能够实现优化电池结构中极片的受力状态，确保极片各位置受力在适宜范围内，避免因极片受力不均而失效，从而能够提高工装夹具可靠性，对电池极片受力均匀，避免电池发生析锂，进而能够提高待限位电池20受力测试的可靠性。示例性的，为缓解电池受力鼓胀程度，可对待限位电池20进行x次快充循环(大电流充电)后，接着进行y次常规循环(小电流充电)，进而能够有效的降低减小极化过电压，减小对电极结构的力学冲击，降低失效风险。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池夹具，其特征在于，包括：

第一盖板，所述第一盖板包括第一面，所述第一面设置有第一区域和第一安装槽；

第二盖板，所述第二盖板包括第二面，所述第二面设置有第二区域和第二安装槽；所述第一面和所述第二面之间用于设置待限位电池；

连接组件，所述连接组件连接在所述第一盖板和所述第二盖板之间，所述连接组件用于对所述待限位电池进行松紧调节；

缓冲装置，所述缓冲装置包括第一缓冲件和第二缓冲件；所述第一缓冲件设置在所述第一安装槽上，所述第二缓冲件设置在所述第二安装槽上；

所述待限位电池在第一循环状态时，所述第一缓冲件和所述第二缓冲件均接触所述待限位电池；所述待限位电池在第二循环状态时，所述第一区域、所述第二区域、所述第一缓冲件和所述第二缓冲件均接触所述待限位电池。

2.根据权利要求1所述的电池夹具，其特征在于，所述第一安装槽环绕所述第一区域的外围；所述第二安装槽环绕所述第二区域的外围。

3.根据权利要求2所述的电池夹具，其特征在于，所述待限位电池的第一侧面包括第一电芯中部区域、第一电芯顶部区域和第一电芯底部区域，所述第一电芯中部区域位于所述第一电芯顶部区域和所述第一电芯底部区域之间；所述待限位电池的第二侧面包括第二电芯中部区域、第二电芯顶部区域和第二电芯底部区域，所述第二电芯中部区域位于所述第二电芯顶部区域和所述第二电芯底部区域之间；

所述待限位电池在所述第一循环状态或所述第二循环状态时，所述第一电芯顶部区域和所述第一电芯底部区域均接触所述第一缓冲件；所述第二电芯顶部区域和所述第二电芯底部区域均接触所述第二缓冲件；所述待限位电池在第二循环状态时，所述第一电芯中部区域接触所述第一区域，所述第二电芯中部区域接触所述第二区域。

4.根据权利要求3所述的电池夹具，其特征在于，所述第一缓冲件为不受力状态时，所述第一缓冲件的厚度大于所述第一安装槽的深度；所述第二缓冲件为不受力状态时，所述第二缓冲件的厚度大于所述第二安装槽的深度。

5.根据权利要求1所述的电池夹具，其特征在于，所述第一盖板设置有至少2个第一安装孔，所述至少2个第一安装孔位于所述第一安装槽外围；第二盖板设置有至少2个第二安装孔，所述至少2个第二安装孔位于所述第二安装槽外围；各所述第一安装孔一一对应各所述第二安装孔；所述连接组件包括至少2个连接件；

所述连接件通过相应的所述第一安装孔和相应的所述第二安装孔，对所述待限位电池进行松紧调节。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的电池夹具，其特征在于，所述第一缓冲件设置有至少一个第一容纳腔，所述第一容纳腔用于容纳第一压力传感器。

7.根据权利要求6所述的电池夹具，其特征在于，所述第一缓冲件设置有至少一个第二容纳腔，所述第二容纳腔用于容纳第一位移传感器。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的电池夹具，其特征在于，所述第二缓冲件设置有至少一个第三容纳腔，所述第三容纳腔用于容纳第二压力传感器。

9.根据权利要求8所述的电池夹具，其特征在于，所述第二缓冲件设置有至少一个第四容纳腔，所述第四容纳腔用于容纳第二位移传感器。

10.一种电池测试系统，其特征在于，包括待限位电池、电性能测试柜以及如权利要求1至9任意一项所述的电池夹具；

所述待限位电池设置在电池夹具内，所述待限位电池与所述电性能测试柜电性连接。

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