CN220399600U - 一种圆柱电芯膨胀力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱电芯膨胀力测试装置，包括电芯夹具、压板、间距调节件和力传感器；电芯夹具包括设置有电芯夹持槽且槽口相对的第一夹持件和第二夹持件；压板设置于第二夹持件背离第一夹持件的侧方，压板与第一夹持件的电芯夹持槽槽口正对设置；间距调节件与第一夹持件和压板连接，间距调节件配置为调节固定第一夹持件和压板的间距；力传感器与压板固定连接，力传感器包括与第二夹持件抵接的弹性体。该实用新型圆柱电芯膨胀力测试装置采用第一夹持件和第二夹持件夹持电芯，间距调节件调节固定压板与第一夹持件的间距，圆柱电芯夹持方向的膨胀力由第二夹持件传导至力传感器，实现电芯的充放电循环过程中膨胀力的实时监测。

Description

一种圆柱电芯膨胀力测试装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种圆柱电芯膨胀力测试装置。

背景技术

锂离子电池由于具有高寿命、高容量而被广泛使用。锂离子电池在使用时会产生呼吸效应：充电时，电池模块中电芯的厚度会变大；放电时，电芯的厚度则会减小。随着锂离子电池使用时间的延长，电芯膨胀、安全性能不良、循环衰减加快等问题也逐渐严重。

锂离子电池膨胀的原因主要有三种：电池极片的厚度变化导致的膨胀、电解液氧化分解产气导致的膨胀以及工艺缺陷导致的膨胀。准确获得电芯的膨胀力变化是分析并改善电芯膨胀的必要条件，特别是径向膨胀的圆柱电芯。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种圆柱电芯膨胀力测试装置，圆柱电芯限位夹持于第一夹持件和第二夹持件的电芯夹持槽内，电芯膨胀力经由第二夹持件传导至力传感器，以检测圆柱电芯的膨胀力变化。

为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种圆柱电芯膨胀力测试装置，包括：

电芯夹具，包括设置有电芯夹持槽且槽口相对的第一夹持件和第二夹持件；

压板，设置于所述第二夹持件背离所述第一夹持件的侧方，与所述第一夹持件的电芯夹持槽槽口正对设置；

间距调节件，与所述第一夹持件和压板连接，配置为调节所述第一夹持件和压板的间距；

力传感器，与所述压板固定连接，包括与所述第二夹持件抵接的弹性体。

优选的技术方案为，所述电芯夹持槽的槽面包括位于槽底的电芯抵接区域和槽侧区域，所述槽侧区域位于所述电芯抵接区域与槽口之间；

所述电芯夹持槽的中心轴至所述电芯抵接区域的径向长度为L1，所述中心轴至所述槽侧区域的径向长度为L2，L1小于L2。

优选的技术方案为，所述力传感器的数量为至少两个。

优选的技术方案为，至少两个所述力传感器沿所述电芯夹持槽的槽长方向分布。

优选的技术方案为，所述电芯夹持槽的槽底设置有定位槽。

优选的技术方案为，所述定位槽与电芯夹持槽的槽面平滑过渡。

优选的技术方案为，至少两个所述力传感器沿所述电芯夹持槽的槽口宽度方向分布。

优选的技术方案为，所述第二夹持件设置有限位部，所述限位部与第一夹持件和/或间距调节件连接，所述限位部配置为限制所述第二夹持件与第一夹持件的所述电芯定位槽槽口相对。

优选的技术方案为，所述力传感器与所述压板的安装面固定连接，所述弹性体与所述第二夹持件的测试面抵接，所述安装面平行于所述测试面。

优选的技术方案为，所述第一夹持件和压板的间距方向为第一方向，第一方向与第二方向相互垂直，沿第二方向所述限位部与所述第一夹持件和/或间距调节件间隔设置。

本实用新型的优点和有益效果在于：

该实用新型圆柱电芯膨胀力测试装置采用第一夹持件和第二夹持件夹持电芯，电芯限位于电芯夹持槽内，间距调节件调节固定压板与第一夹持件的间距，圆柱电芯夹持方向的膨胀力由第二夹持件传导至力传感器，实现电芯的充放电循环过程中膨胀力的实时监测。

附图说明

图1是实施例圆柱电芯膨胀力测试装置的立体结构示意图；

图2是实施例圆柱电芯膨胀力测试装置的另一立体结构示意图；

图3是图1中A的局部放大图；

图4是圆柱电芯膨胀力测试装置与电芯的测试状态结构示意图；

图5是另一实施例圆柱电芯膨胀力测试装置的立体结构示意图；

图6是另二实施例圆柱电芯膨胀力测试装置的立体结构示意图；

图中：1、电芯夹具；101、第一夹持件；102、第二夹持件；1021、通孔；1022、测试面；2、压板；201、安装面；3、间距调节件；301、螺栓；302、螺母；4、力传感器；401、弹性体；a、电芯夹持槽；a1、电芯抵接区域；a2、槽侧区域；a3、定位槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

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“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，或一体成型连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视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1-2所示，实施例圆柱电芯膨胀力测试装置包括电芯夹具1、压板2、间距调节件3和力传感器4；电芯夹具1包括设置有电芯夹持槽a且槽口相对的第一夹持件101和第二夹持件102；压板2设置于第二夹持件102背离第一夹持件101的侧方，压板2与第一夹持件101的电芯夹持槽a槽口正对设置；间距调节件3与第一夹持件101和压板2连接，间距调节件3配置为调节固定第一夹持件101和压板2的间距；力传感器4与压板2固定连接，力传感器4包括与第二夹持件102抵接的弹性体401。

图1中第一夹持件101的电芯夹持槽a槽口与槽底沿槽深方向相对，朝向向上的槽口与压板2正对。

在本实施例中，第一夹持件101和第二夹持件102呈上下分布，第一夹持件101设置于第二夹持件102下方，第一夹持件101和第二夹持件102的电芯夹持槽a槽口相对，可以理解的是，第一夹持件101和第二夹持件102的电芯夹持槽a组合成容纳圆柱电芯的收容空间，电芯夹持槽a的槽长方向即为收容空间内圆柱电芯的轴向。优选的，电芯夹持槽a为直槽，槽口尺寸一致且正对；进一步的，第一夹持件101和第二夹持件102的电芯夹持槽a尺寸一致。

放置于电芯夹持槽a中的电芯局部弓形端面的高为L，L等于或者略小于圆柱电芯的端面半径。

可以理解的是，圆柱电芯膨胀力测试装置包括电芯的待测试状态下，力传感器4的弹性体401、第二夹持件102、电芯、第一夹持件101依次抵接，以实现电芯膨胀力的传递。

间距调节件3的具体结构以满足以下功能为准：调节固定第一夹持件101和压板2的间距，可选为已知的任意一中间距调节件3，例如手动调节件或者自动调节件。手动调节件如图1中的螺栓301和螺母302，螺栓301的帽部位于第一夹持件101的下方，螺母302螺纹连接于螺栓301，螺母302挡设于压板2背离第二夹持件102的侧方。以一个螺栓301和一个螺母302为一组，螺栓螺母组的数量为3组以上，图中为4组。

作为螺栓螺母组的替代，自动调节的间距调节件3例如丝杠螺母，第一夹持件101和压板2之一通过轴承与丝杠转动连接，另一与丝杠螺纹连接。通过丝杠螺母能实现与螺杆螺母相近的精密调节。

具体的，力传感器4用于测试第二夹持件102对压板2的压力，压力使弹性体401产生相应的位移，通过位移的测量获得力的信号。

如图4所示，在另一优选的实施例中，电芯夹持槽a的槽面包括位于槽底的电芯抵接区域a1和槽侧区域a2，槽侧区域a2位于电芯抵接区域a1与槽口之间；

电芯夹持槽a的中心轴至电芯抵接区域a1的径向长度为L1，中心轴至槽侧区域a2的径向长度为L2，L1小于L2。

在本实施例中，电芯夹持槽a的横截面为半椭圆形，槽口对应半椭圆形的长边。除夹持方向外，圆柱电芯在其他径向上也会产生膨胀力，当L1小于L2时，槽侧区域a2与圆柱电芯相互间隔而非抵接，为圆柱电芯在上述的其他径向(包括图4中的发散箭头方向)提供足够的膨胀空间。反之，当L1-L2时，圆柱电芯膨胀后，电芯夹持槽a阻止电芯膨胀，导致电芯的损伤，影响圆柱电芯循环试验的正常进行。

如图2、5所示，在另一优选的实施例中，力传感器4的数量为至少两个。力传感器4检测第二夹持件102的至少两个位置，多点测试能获得更多的圆柱电芯膨胀力数据。

如图2所示，在另一优选的实施例中，至少两个力传感器4沿电芯夹持槽a的槽长方向分布。

在本实施例中，弹性体401与第二夹持件102的测试面1022抵接，测试面1022为与电芯夹持槽a槽面形状一致的弧面，弹性体401的抵接位置与第二夹持件102和电芯的抵接位置沿夹持方向正对，并且弹性体401与测试面1022点接触抵接。至少两个力传感器4抵接于圆柱电芯轴向的不同位置，同时获得电芯轴向不同位置的膨胀力值随充放电循环的变化，便于形成轴向不同位置的膨胀力值对照。

测试前，通过调整螺栓301螺母302，确定压板2与第一夹持件101的间距，使力传感器4的初始力值趋于一致，以便不同力传感器4测得数据形成对照。

电芯夹持槽a的槽面为弧面，调整压板2和第一夹持件101间距时圆柱电芯不可避免地滚动。例如调整正极端的螺母302，以使靠近正极端的力传感器4数值达到预定值，电芯微动会导致靠近负极端的力传感器4数值变化，进而增加调整压板2和第一夹持件101间距的调整难度。

如图6所示，在另一优选的实施例中，电芯夹持槽a的槽底设置有定位槽a3。

定位槽a3包括但不限于图6中的V形槽，或者在槽底设置两根相互平行且分设于电芯夹持槽a中心轴两侧的凸条，调整压板2和第一夹持件101间距时确保电芯位置相对固定。

可选的，电芯夹持槽a仅设置于第一夹持件101，或者仅设置于第二夹持件102，优选为同时设置于第一夹持件101和第二夹持件102。

如图6所示，在另一优选的实施例中，定位槽a3与电芯夹持槽a的槽面平滑过渡，图中V形槽的槽面与电芯夹持槽a的槽面平滑过渡。将电芯放置于第一夹持件101的电芯夹持槽a中时，由于重力电芯自行滚至定位槽a3中，免去测试人员调整圆柱电芯直至与电芯夹持槽a对中的操作，也便于将第二夹持件102放置于圆柱电芯的预定对中位置。

如图5所示，在另一优选的实施例中，至少两个力传感器4沿电芯夹持槽a的槽口宽度方向分布。由于特定的原因例如工艺缺陷，电芯不同径向上的膨胀力存在差异，沿槽口宽度方向分布的至少两个力传感器4可用于检测除夹持方向外其他径向(该径向与加持方向呈较小的锐角夹角)的膨胀力。

如图1、3所示，在另一优选的实施例中，第二夹持件102设置有限位部，限位部与第一夹持件101和/或间距调节件3连接，限位部配置为限制第二夹持件102与第一夹持件101的电芯定位槽a3槽口相对。

在本实施例中，限位部为设置于第二夹持件102的通孔1021，螺栓301穿设于通孔1021。第二夹持件102的边缘缺口可作为通孔1021的等效替代。等效替代方案还包括，第一夹持件101设置有凸柱，第二夹持件102设置有套设于凸柱外周的通孔或者边缘缺口。

如图5所示，在另一优选的实施例中，力传感器4与压板2的安装面201固定连接，弹性体401与第二夹持件102的测试面1022抵接，安装面201平行于测试面1022。

将测试面1022设置为平面，增加与力传感器4弹性体401抵接的位置，基于同一圆柱电芯装置和循环测试过程，同时获得更多测试点处的膨胀力变化数据，进而实现对圆柱电芯膨胀力变化更全面、有效的分析。

如图3所示，在另一优选的实施例中，第一夹持件101和压板2的间距方向为第一方向，第一方向与第二方向相互垂直，沿第二方向限位部与第一夹持件101和/或间距调节件3间隔设置。

在本实施例中，通孔1021的直径远大于螺栓301直径，通孔1021与螺栓301的周向侧面无直接的接触。当第二夹持件102由于电芯膨胀倾斜时，通孔1021与螺栓301的周向侧面仍无直接的接触，以避免通孔1021与螺栓301的相互作用力影响膨胀力实测值的准确性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，包括：

电芯夹具，包括设置有电芯夹持槽且槽口相对的第一夹持件和第二夹持件；

压板，设置于所述第二夹持件背离所述第一夹持件的侧方，与所述第一夹持件的电芯夹持槽槽口正对设置；

间距调节件，与所述第一夹持件和压板连接，配置为调节固定所述第一夹持件和压板的间距；

力传感器，与所述压板固定连接，包括与所述第二夹持件抵接的弹性体。

2.根据权利要求1所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述电芯夹持槽的槽面包括位于槽底的电芯抵接区域和槽侧区域，所述槽侧区域位于所述电芯抵接区域与槽口之间；

所述电芯夹持槽的中心轴至所述电芯抵接区域的径向长度为L1，所述中心轴至所述槽侧区域的径向长度为L2，L1小于L2。

3.根据权利要求1所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述力传感器的数量为至少两个。

4.根据权利要求3所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，至少两个所述力传感器沿所述电芯夹持槽的槽长方向分布。

5.根据权利要求1所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述电芯夹持槽的槽底设置有定位槽。

6.根据权利要求5所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述定位槽与电芯夹持槽的槽面平滑过渡。

7.根据权利要求3所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，至少两个所述力传感器沿所述电芯夹持槽的槽口宽度方向分布。

8.根据权利要求1所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述第二夹持件设置有限位部，所述限位部与第一夹持件和/或间距调节件连接，所述限位部配置为限制所述第二夹持件与第一夹持件的所述电芯定位槽槽口相对。

9.根据权利要求1或7所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述力传感器与所述压板的安装面固定连接，所述弹性体与所述第二夹持件的测试面抵接，所述安装面平行于所述测试面。

10.根据权利要求8所述的圆柱电芯膨胀力测试装置，其特征在于，所述第一夹持件和压板的间距方向为第一方向，第一方向与第二方向相互垂直，沿第二方向所述限位部与所述第一夹持件和/或间距调节件间隔设置。