锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，其通过在电芯外缠绕不同断裂力值的导线，通过监控导线的电阻值变化，得到电池充放电循环次数和导线的断裂力值F导线的关系，并制作出电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图；分析电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图，即可得到锂离子电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系。与现有技术相比，本发明专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法通过监控导线两端的电阻值变化来确定极片断裂情况，因此具有测试周期短、操作简便、不受环境温度干扰、适用范围宽、准确度高、资源耗费少等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池分析测试领域，更具体地说，涉及一种锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法。
技术介绍
锂离子电池在充放电循环过程中，极片会逐渐发生膨胀，显然，膨胀力的层层传递使得最外层极片成为受力最大的极片；随着循环次数的增加，最外层极片存在断裂风险。为了确保锂离子电池在实际使用过程中的可靠性，需要研究电池充放电循环多少次时会出现极片断裂现象。目前，常用的方法是每隔一定充放电循环时间，就对锂离子电池做CT扫描(电子计算机断层扫描)，通过观察电芯极片是否发生断裂，确定电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系。尽管上述方法确实能在一定程度上反应出电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系，但是却仍旧存在以下多种问题：1)测试周期长：上述方法需要将电池充放电循环至极片断裂，才能确定充放电循环次数与极片断裂的对应关系；2)操作繁琐：上述方法需要频繁暂停电池的充放电循环测试以做CT扫描；3)环境温度影响大：上述方法需要将电池从充放电循环测试的温度环境中取出，再拿到常温条件下的CT机中做扫描，然后再放回到循环测试的温度环境中接着做循环测试；因此，在整个过程，环境温度频繁变化，会对锂离子电池性能及测试结果产生较大影响；4)对电池夹具存在限制：为了模拟锂离子电池在模组中的受力情况，锂离子电池在充放电循环测试中通常是带夹具测试的；由于锂离子电池在充放电循环过程中会将较薄的铝板夹具撑变形，所以需要采用厚的铝板或钢板夹具，但CT扫描却只能穿透较薄的铝板夹具；5)测试误差大：锂离子电池每次都是充放电循环一段时间后，才取出来做CT扫描观察极片是否发生断裂，因此还存在观察时间段滞后的误差；6)耗费资源：上述方法需要频繁的进行CT测试，非常耗费资源、人力及经费。有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种简便快速的锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，以便快速精确地测试出锂离子电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，其包括以下步骤：1)测试出电池极片的断裂力值F极片；2)准备多种不同断裂力值的导线，并测试出每一导线的断裂力值F导线；3)将不同断裂力值的导线分别安装于不同的待测锂离子电池，安装方法为用导线紧密缠绕电芯最外层两圈，并将导线两端从电池顶盖或壳体引出，再在导线的两端分别连接一个电极作为测量端；4)对上述安装有导线的多个锂离子电池做充放电循环测试，同时通过两个测量端监控导线的电阻值变化，记录导线电阻值突增时的充放电循环次数；5)以导线电阻值突增时的充放电循环次数和导线的断裂力值F导线中的一个为横坐标，另一个为纵坐标，制作出电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图；6)分析电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图，得到锂离子电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤6)只需将步骤5)得到的曲线图延长，找到电池极片的断裂力值F极片所对应的充放电循环次数N，即为电池极片膨胀断裂时的充放电循环次数。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤1)测试电池极片的断裂力值F极片的过程为：分别测试正极片和负极片在拉断时所承受的最大力值F正和F负，以F正和F负中较小者为电池极片的断裂力值F极片。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤1)中测试用极片样品的长度与导线长度相同，宽度与电芯中的极片宽度相同。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤2)准备的每根导线的断裂力值F导线均不大于电池极片的断裂力值F极片。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤2)准备的导线优选为铜线。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤2)中测试用导线样品的长度为能够在电芯外层缠绕2圈的长度。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤1)和2)中，断裂力值F极片和F导线的测试设备为拉力机。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤3)将导线两端从电池顶盖或壳体引出的过程为，先将电池顶盖或壳体开孔并用绝缘胶处理开孔处，之后将导线的两端从顶盖或壳体的开孔中引出，再用绝缘胶固定导线，并将顶盖或壳体的开孔封口处理。作为本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法的一种改进，所述步骤3)中，导线两端的引出方向垂直于电芯的卷绕轴线延伸方向。与现有技术相比，本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法通过监控导线两端的电阻值变化来确定极片断裂情况，因此具有测试周期短、操作简便、不受环境温度干扰、适用范围宽、准确度高、资源耗费少等优点。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法及其有益技术效果进行详细说明，其中：图1为采用本专利技术测试方法对一种锂离子电池进行极片膨胀断裂测试的结构示意图；图2为采用本专利技术测试方法对另一种锂离子电池进行极片膨胀断裂测试的结构示意图；图3为采用本专利技术测试方法做出的电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图；图4为利用图3分析电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并不是为了限定本专利技术。本专利技术锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法包括以下步骤：1)测试电池极片的断裂力值F极片：分别测试电池正极片和负极片在拉断时所承受的最大力值F正和F负。比较F正和F负的大小，将其中较小者定为电池极片的断裂力值F极片；2)准备多种不同断裂力值的导线，并测试出每一导线的断裂力值F导线：准备n种不同拉断力的导线，测试其拉断时所承受的最大力值，分别记为断裂力值F1、F2、F3、……、Fn；其中，导线材质不限，但以铜线(纯铜含量≥99％)为最佳，原因是：一来铜线的延伸率较低；二来铜线处于电池中低电位时，不会参与反应；三来电池阳极集流体为铜箔，铜线的引入，不会对电池体系产生影响；导线的直径和电阻均不限，直径只需保证导线在拉断时所承受的最大力值F不大于极片在拉断时所承受的力值F极片就可以了；步骤1)和2)中，断裂力值F极片和F导线的测试工具和参数为：A、测试设备：拉力机；B、测试用导线样品长度为能够在电芯外层缠绕2圈的长度；C、测试用极片样品规格为：长度与导线长度相同，宽度与电芯中的极片宽度相同；D、拉伸速度：不限，但是拉伸速度越慢，拉力测试结果越准确；3)将不同断裂力值的导线分别安装于不同的待测锂离子电池，安装方法为将导线缠绕电芯两圈，并将导线两端从电池顶盖或壳体引出，再在导线的两端分别焊接一个电极作为测量端；请参阅图1，在电芯10入壳前用一根导线12紧密缠绕电芯10最外层2圈，同时将电池顶盖14开孔并用绝缘胶处理开孔处，之后将导线12的两端从顶盖14的开孔中引出，再用绝缘胶固定导线12，并将顶盖14的开孔封口处理，最后在导线12的两端分别焊接电极20、22作为测量端(锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)测试出电池极片的断裂力值F极片；2)准备多种不同断裂力值的导线，并测试出每一导线的断裂力值F导线；3)将不同断裂力值的导线分别安装于不同的待测锂离子电池，安装方法为用导线紧密缠绕电芯最外层两圈，并将导线两端从电池顶盖或壳体引出，再在导线的两端分别连接一个电极作为测量端；4)对上述安装有导线的多个锂离子电池做充放电循环测试，同时通过两个测量端监控导线的电阻值变化，记录导线电阻值突增时的充放电循环次数；5)以导线电阻值突增时的充放电循环次数和导线的断裂力值F导线中的一个为横坐标，另一个为纵坐标，制作出电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图；6)分析电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图，得到锂离子电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)测试出电池极片的断裂力值F极片；2)准备多种不同断裂力值的导线，并测试出每一导线的断裂力值F导线；3)将不同断裂力值的导线分别安装于不同的待测锂离子电池，安装方法为用导线紧密缠绕电芯最外层两圈，并将导线两端从电池顶盖或壳体引出，再在导线的两端分别连接一个电极作为测量端；4)对上述安装有导线的多个锂离子电池做充放电循环测试，同时通过两个测量端监控导线的电阻值变化，记录导线电阻值突增时的充放电循环次数；5)以导线电阻值突增时的充放电循环次数和导线的断裂力值F导线中的一个为横坐标，另一个为纵坐标，制作出电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图；6)分析电芯膨胀力与电池充放电循环次数的对应曲线图，得到锂离子电池充放电循环次数与极片断裂的对应关系。2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，其特征在于：所述步骤6)只需将步骤5)得到的曲线图延长，找到电池极片的断裂力值F极片所对应的充放电循环次数N，即为电池极片膨胀断裂时的充放电循环次数。3.根据权利要求1所述的锂离子电池极片膨胀断裂的测试方法，其特征在于：所述步骤1)测试电池极片的断裂力值F极片的过程为：分别测试正极片和负极片在拉断时所承受的最大力值F正和F负，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：余林峰，蒋治亿，许金梅，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35