检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法，所述装置包括超声波检测模块、传动模块、擀压模块、充放电模块、信号处理模块。本发明专利技术通过于不同时刻、电池中不同位置，超声波反复穿透和反射的强度差异来判断该处极片层间是否有气泡，及该处极片层间是否完成了电解液的浸润，避免了电池拆解带来的成本增加、安全隐患以及环境污染等不良影响，且能通过动态图像来直观观察锂离子软包电池内部不同位置浸润速率的差异，以及充放电过程中不同位置产气量影响浸润面积的变化，为后续原材料设计、电池设计以及电池制造工艺提供依据。

Device and method for detecting the dynamic change of electrolyte infiltration in lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其是涉及一种检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法。
技术介绍
众所周知，电解液是锂离子电池的四大主材之一。锂离子电池又称作摇椅式电池，即依靠锂离子在正负极之间往返移动来达到充放电的过程。而锂离子移动的媒介即是电解液，如果电解液浸润不佳，则锂离子在电池内部的移动必然会受阻，使得锂离子迁移路径变远影响倍率性能，增大电池内阻。随着充放电的进行电解液未浸润的区域会形成暗区进而产生析锂影响容量发挥，表现为循环容量急剧下降，甚至引发锂枝晶刺穿隔膜造成安全问题。析锂和暗区还会造成锂离子软包电池内部应力不均，久而久之造成电池的形变。所以电解液浸润直接影响了锂离子电池的电性能、安全性能等。此外，对于锂离子软包电池来讲，即使注液后和degas后的电解液浸润良好且分布均匀，电解液中的某些组分与活性物质有产生副反应并继续产气可能，气体残留在极片之间仍然会影响锂离子电池的循环性能、安全性能等。目前，观察锂离子软包电池内部的电解液浸润或充放电过程中的产气情况普遍采用的是电池拆解，电池拆解即影响生产效率又加大成本，并且报废拆解出的极片还会对污染环境。此外，电池拆解只能观察拆解前状态的电解液浸润或产气情况，若要观察不同荷电态的情况则需要在一批电池内分不同阶段拆解多个电池，工作量庞大，并且不能直观的看出电解液浸润改变或气体产生的过程。因此，如果能监测电解液浸润的动态过程或充放电过程中的动态产气过程，则可以极大程度上提高工作效率、降低分析成本。r>
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法，通过于不同时刻、电池中不同位置，超声波反复穿透和反射的强度差异来判断该处极片层间是否有气泡，及该处极片层间是否完成了电解液的浸润，避免了电池拆解带来的成本增加、安全隐患以及环境污染等不良影响，且能通过动态图像来直观观察锂离子软包电池内部不同位置浸润速率的差异，以及充放电过程中不同位置产气量影响浸润面积的变化，为后续原材料设计、电池设计以及电池制造工艺提供依据。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，包括超声波检测模块，所述超声波检测模块用于对待检电池电解液浸润进行扫描测试；传动模块，所述传动模块用于带动待检电池移动，待检电池放置并固定在传动模块上；擀压模块，所述擀压模块用于擀压待检电池，使待检电池的铝塑膜与芯包完全贴合；充放电模块，所述充放电模块与待检电池电性连接，用于对待检电池的荷电态进行调整；信号处理模块，所述信号处理模块通过数据线与超声波检测模块信号连接，用于将接收到的信号转变为数字与图像；工作台，所述工作台用于支撑所述超声波检测模块、传动模块和擀压模块，并为检测提供场所。进一步的，所述超声波检测模块包括多对空气耦合超声波探头，每对所述空气耦合超声波探头包括发射探头、接收探头，所述发射探头位于待检电池的正上方，接收探头位于待检电池的正下方。进一步的，所述传动模块包括滚轴、滚轴架和传送带，所述滚轴转动安装于滚轴架的左右两端，滚轴由正反转电机驱动，所述传送带绕设于滚轴上并与滚轴摩擦连接，所述传送带上设有四个夹子，四个所述夹子分别夹住待检电池的四周，所述工作台的上表面开设有与传送带长度方向相垂直的滑道，所述滚轴架滑动设于所述滑道内，所述工作台上固定安装有用于驱动滚轴架沿滑道来回移动的第一驱动机构。进一步的，所述擀压模块包括上擀压辊、下擀压辊及擀压辊架，所述工作台的前侧面开设有滑槽，所述擀压辊架滑动设于所述滑槽内，所述工作台的前侧面固定安装有用于驱动擀压辊架沿滑槽来回移动的第二驱动机构，所述上擀压辊、下擀压辊由电机驱动，上擀压辊、下擀压辊分别通过水平设置的电动伸缩杆滑动设于擀压辊架上，上擀压辊及下擀压辊的表面包覆有橡胶层，所述上擀压辊位于所述传送带的上方，所述下擀压辊位于所述传送带所围空间内且下擀压辊的直径小于所述滚轴的直径，所述擀压辊架上设有用于驱动上擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第三驱动机构、用于驱动下擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第四驱动机构。进一步的，所述充放电模块包括充放电仪、鳄鱼夹和极耳连接螺栓，所述充放电仪的正负两极分别通过电线与鳄鱼夹相连，所述鳄鱼夹与极耳连接螺栓相连，所述极耳连接螺栓分别与待检电池的正极极耳和负极极耳相连接。进一步的，所述信号处理模块为超声波信号处理器，所述超声波信号处理器分别通过数据线与发射探头、接收探头信号连接。进一步的，所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构为气缸、液压缸、电动推杆中的一种，所述高效检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，还包括计算机和PLC控制系统，所述计算机分别与充放电仪、超声波信号处理器相连，所述PLC控制系统分别通过现有电路与第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构、驱动滚轴转动的正反转电机、驱动上擀压辊转动的电机、驱动下擀压辊转动的电机、上擀压辊的电动伸缩杆、下擀压辊的电动伸缩杆电性连接。本专利技术还提供了检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的方法，包括以下步骤：(1)将待检电池放置于传送带上，并固定防止其滑动，传送带将待检电池移动到上擀压辊和下擀压辊位置处；(2)上擀压辊和下擀压辊夹紧待检电池，将待检电池擀压若干次，使芯包与铝塑膜完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果，擀压后，根据检测要求，上擀压辊和下擀压辊或留在气袋与电池主体交界处，并随待检电池一起移动到检测区，或缓慢移开电池主体，回到初始位置；(3)根据待检电池的实际情况，在计算机控制系统中设定好扫描参数，开始扫描，若需进行充放电过程产气检测，则在扫描时打开充放电仪，对待检电池进行充放电；(4)传送带带动待检电池在每对空气耦合超声波探头各自的工作区域内左右、前后移动，空气耦合超声波探头对待检电池进行逐行扫描；(5)空气耦合超声波探头完成工作区域的扫描后，将所有空气耦合超声波探头工作区域的扫描结果进行拼合以生成一个待检区域的总图像，该总图像为扫描一个周期的图像；(6)重复步骤(3)-(5)，得到多个周期的图像，将多个周期扫描图像按时间顺序排列组合成一张动态图像，每张图显示的时间可按照实际每张图扫描时间的比例来显示。进一步的，步骤(3)中，所述锂离子软包电池的实际情况包括但不限于锂离子软包电池的宽度、长度、厚度、外观平整度、是否需要在检测时进行充放电。进一步的，步骤(3)中，所述扫描参数包括但不限于空气耦合超声波探头的工作区域、工作起始位置、工作结束位置、工作路径、超声波发射电压、超声波增益、超声波激发频率、图像输出模式。相对于现有技术，本专利技术至少具有以下优势：(1)本专利技术检测方便，通过于不同时刻、电池中不同位置，超声波衰减来判断该处极片层间是否有气泡，及该处极片层间是否完成了电解液的浸润，相对于传统的电池拆解方法，避免了电池拆解带来的成本增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：/n包括超声波检测模块，所述超声波检测模块用于对待检电池电解液浸润进行扫描测试；/n传动模块，所述传动模块用于带动待检电池移动，待检电池放置并固定在传动模块上；/n擀压模块，所述擀压模块用于擀压待检电池，使待检电池的铝塑膜与芯包完全贴合；/n充放电模块，所述充放电模块与待检电池电性连接，用于对待检电池的荷电态进行调整；/n信号处理模块，所述信号处理模块通过数据线与超声波检测模块信号连接，用于将接收到的信号转变为数字与图像；/n工作台，所述工作台用于支撑所述超声波检测模块、传动模块和擀压模块，并为检测提供场所。/n

【技术特征摘要】
1.检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：
包括超声波检测模块，所述超声波检测模块用于对待检电池电解液浸润进行扫描测试；
传动模块，所述传动模块用于带动待检电池移动，待检电池放置并固定在传动模块上；
擀压模块，所述擀压模块用于擀压待检电池，使待检电池的铝塑膜与芯包完全贴合；
充放电模块，所述充放电模块与待检电池电性连接，用于对待检电池的荷电态进行调整；
信号处理模块，所述信号处理模块通过数据线与超声波检测模块信号连接，用于将接收到的信号转变为数字与图像；
工作台，所述工作台用于支撑所述超声波检测模块、传动模块和擀压模块，并为检测提供场所。


2.根据权利要求1所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述超声波检测模块包括多对空气耦合超声波探头，每对所述空气耦合超声波探头包括发射探头、接收探头，所述发射探头位于待检电池的正上方，接收探头位于待检电池的正下方。


3.根据权利要求1所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述传动模块包括滚轴、滚轴架和传送带，所述滚轴转动安装于滚轴架的左右两端，滚轴由正反转电机驱动，所述传送带绕设于滚轴上并与滚轴摩擦连接，所述传送带上设有四个夹子，四个所述夹子分别夹住待检电池的四周，所述工作台的上表面开设有与传送带长度方向相垂直的滑道，所述滚轴架滑动设于所述滑道内，所述工作台上固定安装有用于驱动滚轴架沿滑道来回移动的第一驱动机构。


4.根据权利要求3所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述擀压模块包括上擀压辊、下擀压辊及擀压辊架，所述工作台的前侧面开设有滑槽，所述擀压辊架滑动设于所述滑槽内，所述工作台的前侧面固定安装有用于驱动擀压辊架沿滑槽来回移动的第二驱动机构，所述上擀压辊、下擀压辊由电机驱动，上擀压辊、下擀压辊分别通过水平设置的电动伸缩杆滑动设于擀压辊架上，上擀压辊及下擀压辊的表面包覆有橡胶层，所述上擀压辊位于所述传送带的上方，所述下擀压辊位于所述传送带所围空间内且下擀压辊的直径小于所述滚轴的直径，所述擀压辊架上设有用于驱动上擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第三驱动机构、用于驱动下擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第四驱动机构。


5.根据权利要求1所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述充放电模块包括充放电仪、鳄鱼夹和极耳连接螺栓，所述充放电仪的正负两极分别通过电线与鳄鱼夹相连，所述鳄鱼夹与极耳连接螺栓相连，所述极耳连接螺栓分别与待检电池的正极极耳和负极极耳相连接。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷海辰，冷旭宁，卢诚，孙翠平，邢丽英，马华，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12