本发明专利技术公开一种用于原位测试应力变化的电池装置，包括基座；所述基座上安装有上压盖；所述基座与所述上压盖之间形成有测试腔；所述上压盖和基座分别连接有极性相反的第一极柱和第二极柱；所述测试腔内设置电池安装组件及压力传感器。本发明专利技术采用可拆卸结构设计，便于电池组装；该装置可实现充放电循环中应力原位监测，同时兼具电池初期和运行过程中压力调节功能；可实现电池压力调节功能，同时保证较高的结构稳定性，保证长期力传递可靠性。保证长期力传递可靠性。保证长期力传递可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种用于原位测试应力变化的电池装置
[0001]本专利技术涉及电池测试
，特别是涉及一种用于原位测试应力变化的电池装置。
技术介绍
[0002]压力对电池性能有着较大影响。针对应力较为敏感的电池，如硅基负极锂离子电池(下简称“硅基锂电池”)，由于其充放电循环过程中电极存在体积膨胀，通过压力变化监测可用于评估电池的循环寿命、剩余电量、突发问题(如短路)等。并且，通过调节电池成组过程中初始的压力值，可满足现有硅基锂电池使用需要，延长电池的使用寿命。此外，通过研究压力对电池性能影响的内在机理，可以指导电池结构优化，提高硅基锂电对压力的耐受度，从源头上解决其膨胀问题。
[0003]针对上述问题，亟需开发一种组装方便、操作简单、成本低、可靠性强、精度可控、应用场景广泛及制造工艺简单的应力变化原位测试装置，用于充放电循环中的电极应力测试，进而为电池性能研究提供助力，并用于提升如硅基锂电类电池的循环性能。本专利技术提出一种电极应力变化原位测试装置，可长期安全可靠原位采集电极充放电循环中的压力值。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种用于原位测试应力变化的电池装置，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种用于原位测试应力变化的电池装置，包括基座；所述基座上安装有上压盖；所述基座与所述上压盖之间形成有测试腔；所述上压盖和基座分别连接有极性相反的第一极柱和第二极柱；
[0006]所述测试腔内设置电池安装组件及压力传感器。
[0007]所述电池安装组件包括电池安装块；所述电池安装块内开设有通槽，所述通槽内放置有电极堆叠单元；所述电极堆叠单元置于所述测试腔底部，所述电极堆叠单元上方还设置有活动压板；所述活动压板上方安装有所述压力传感器。
[0008]所述电极堆叠单元包括隔膜与极性相反的第一极片和第二极片；所述隔膜置于所述第一极片和第二极片之间。
[0009]所述电池安装块与所述测试腔顶部及底部接触面均开设有环状槽；两所述环状槽内分别密封安装有第一密封圈和第二密封圈。
[0010]所述活动压板顶面中部形成有凸起；所述凸起周壁设置有弹簧；所述弹簧一端与所述活动压板顶面抵接，另一端于所述压力传感器抵接。
[0011]所述基座外侧周壁形成有螺牙，且所述基座通过所述螺牙与所述上压盖内腔开设的螺纹配合连接；所述基座底面还形成有底台；所述底台与底座相互配合，形成绝缘区；所述第二极柱贯穿所述底座侧壁并安装在所述底台上。
[0012]所述压力传感器包括采集线束和传感本体；所述采集线束水平设置且安装在所述
传感本体上；所述采集线束贯穿并伸出所述上压盖侧壁。
[0013]所述上压盖内腔顶面中心向上开设有容纳槽；所述容纳槽与内限定有所述传感器本体；所述上压盖顶面还形成有连通台；所述连通台中心开设有连通孔；所述第一极柱安装于所述连通孔内；所述第一极柱周侧还设置有锁紧螺母；所述锁紧螺母与所述连通台之间密封安装有第三密封圈。
[0014]优选的，所述底座采用绝缘易于成型材料制作而成。
[0015]优选的，所述基座为铝材、钢材或其他兼具导电和强度的材料等，其外围设计有螺纹结构。
[0016]优选的，所述第一密封圈，第二密封圈采用不与电解质反应和适于密封的可压缩材料制成。
[0017]优选的，所述的电池安装块可用于收纳极片，上下均设计有所述环状槽，与第一密封圈和第二密封圈配合，在受压状态下形成密封空间，整体可直接作为一个功能完整的电极堆叠单元使用。
[0018]进一步的，装置中密封圈采用PVDF防腐材料，尤其是对于使用液态电解液的电池，可以保证长期密封可靠性。此外，通过设计，避免对密封圈的磨损，同时保证针使用液态电解液的电池尽可能少的电解液损耗。电池安装块可满足不同厚度(≥0.1mm)电极堆叠单元监测需要，电池槽材料选用耐酸耐碱防腐及高强度塑料，保证装置轻便性的同时，保证其长期循环使用可靠性。
[0019]优选的，所述活动压板为铝材、钢材或其他兼具导电和强度的材料等；所述活动压板位于电极堆叠单元上侧，与其极片直接接触。
[0020]进一步的，所述活动压板上部有凸起筋结构，可与弹簧配合，随着弹簧的收缩而上下活动，为电芯提供可变压力，也可感受电极堆叠单元在充放电过程中体积变化，进而传递至弹簧，进而通过压力传感器采集压力变化；
[0021]优选的，所述弹簧的弹性系数可调，通过使用不同弹性系数的弹簧可以调整装置的压力调节精度，弹簧伴随电池充放电过程中的膨胀和收缩做相应的压缩和伸长活动，一直给电芯压板提供稳定的压力，保证电芯持续均匀受压；
[0022]优选的，所述的压力传感器量程和精度可调，可根据不同的测试需求合理选型；
[0023]优选的，所述的上压盖内部同样设计有螺纹结构，与基座外围螺纹配合，通过上压盖的旋紧程度，一方面为密封圈提供压力，实现电极堆叠单元的密封。另一方面通过力的传递为电极堆叠单元提供不同的压力，最先引发接触的压力传感器受压或松弛，压力传感器将力传递至弹簧进而传递至下活动压板，后又到电极堆叠单元，电极堆叠单元压力增大或减小。此外，采用螺旋推进结构，可实现力的稳定施加和保持；
[0024]进一步的，所述装置中的压力调整精度也可通过调整的基座和上压盖的螺距来实现，可通过调小螺距来达到需要压力调节较高精度需求；
[0025]优选的，所述的压力传感器置于活动压板和上压盖之间，通过压力的传递，实时采集电极堆叠单元应力；
[0026]优选的，所述上压盖内部设计有限位槽结构，为压力传感器提供限位，压力传感器与电极堆叠单元之间设置有活动压板，保证压力传感器的受力均匀并与电极堆叠单元应力保持一致；
[0027]所述上压盖侧面设计有贯穿孔结构，便于采集线束引出；
[0028]进一步的，所述上压盖连通孔通过与第一极柱上的螺纹结构、锁紧螺母与第一极柱配合，为第一极柱提供限位锁紧结构；
[0029]优选的，所述基座圆柱面设计有带有螺纹的盲孔结构，与极柱上的螺纹结构配合，为极柱提供限位锁紧结构；所述底座侧面设计有通孔结构，便于极柱的安装和拆卸；
[0030]所述第一极柱和第二极柱在电池完组装后，可分别作为电池的正负极。此外，两极柱通过结构优化，可方便充放电虎口夹的夹持，便于其稳定的充放电循环；
[0031]进一步的所述压力传感器通过采集线束将压力值实时传输并被收集，最终实现电芯压力的原位测试，同时，信号收集还可开发无线版本，满足不同的应用场景及客户需求。
[0032]本专利技术公开了以下技术效果：该装置采用可拆卸结构设计，便于电池组装；该装置可实现充放电循环中应力原位监测，同时兼具电池初期和运行过程中压力调节功能；
[0033]该装置通过弹性连接设计，保证电池在整个充放电过程中受力和力的传递均匀，提高压力采样稳定性和准确性；
[0034]该装置可实现电池压力调节功能，同时保证较高的结构稳定性，保证本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于原位测试应力变化的电池装置，其特征在于，包括：基座(2)；所述基座(2)上安装有上压盖(12)；所述基座(2)与所述上压盖(12)之间形成有测试腔；所述上压盖(12)和基座(2)分别连接有极性相反的第一极柱(15)和第二极柱(16)；所述测试腔内设置电池安装组件及压力传感器(11)。2.根据权利要求1所述的一种用于原位测试应力变化的电池装置，其特征在于：所述电池安装组件包括电池安装块(4)；所述电池安装块(4)内开设有通槽，所述通槽内放置有电极堆叠单元；所述电极堆叠单元置于所述测试腔底部，所述电极堆叠单元上方还设置有活动压板(9)；所述活动压板(9)上方安装有所述压力传感器(11)。3.根据权利要求2所述的一种用于原位测试应力变化的电池装置，其特征在于：所述电极堆叠单元包括隔膜(6)与极性相反的第一极片(5)和第二极片(7)；所述隔膜(6)置于所述第一极片(5)和第二极片(7)之间。4.根据权利要求2所述的一种用于原位测试应力变化的电池装置，其特征在于：所述电池安装块(4)与所述测试腔顶部及底部接触面均开设有环状槽(401)；两所述环状槽(401)内分别密封安装有第一密封圈(3)和第二密封圈(8)。5.根据权利要求2所述的一种用于原位测试应力变化的电池装置，其特征在于：所述活动压板(9)顶面中部形成有凸起；所述凸起周壁设置有弹簧(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：谈鹏，张志远，李雪妍，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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