锂离子电池膨胀测量组件、系统以及测试方法技术方案

本发明专利技术属锂电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池膨胀测量组件、系统以及测试方法。锂离子电池膨胀测量组件包括下基座、设置在下基座上的锂电池、上基座、以及设置在所述的上基座的气囊工装；本发明专利技术提供的锂离子电池膨胀测量组件及系统，能够根据不同实验需求精准提供恒温恒压载荷，同时采用气囊工装为锂电池施加均布载荷，进而消除由锂电池表面不平整带来的测量误差，提高测量精度并得预定温度、压力条件下的锂电池体积膨胀的演化过程。件下的锂电池体积膨胀的演化过程。件下的锂电池体积膨胀的演化过程。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池膨胀测量组件、系统以及测试方法


[0001]本专利技术属锂电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池膨胀测量组件、系统以及测试方法。

技术介绍

[0002]由于在充放电过程中锂离子电池自身存在着不可避免的体积变形现象，该现象在有限的外部空间约束下，体积变形问题转化为电池膨胀对外部结构的作用力，同时外部结构体的反作用力进一步影响电池本身结构，进而影响电化学反应进程，起到或促进、或抑制的影响。因此迫切需要掌握锂离子电池的体积变形规律，为锂离子电池本身以及外部结构设计提供可靠的理论与实验支撑。
[0003]同时由于锂离子电池本身的体积变形、电池结构设计、工艺制造等问题最终导致电池厚度不均匀，这种不均一的厚度在使用常规夹具时，直接影响电池厚度测量的精度；而且常规夹具会导致电池受力不均匀，进一步影响电池性能。
[0004]常用于锂离子电池体积变形的实验测试方法主要包括两个方向：
[0005](1)直接法，通过位移计等位移测量传感器直接测量锂离子电池的厚度变化，或通过压力装置施加一定预压力后测试电池厚度变化，中国专利CN209470684U“动力电池测厚装置”便采用该方法，但是该装置未考虑电池温度以及电池表面不平整问题对厚度测量精度的影响；另中国专利CN216956292U“一种电池膨胀系数的测试工装”，采用弹簧施加伪恒压力状态，通过测量夹板位移计算电池膨胀系数。
[0006](2)间接法，在恒位移状态下，通过测量夹板受到的压力代替位移测试，采用该思路的中国专利有CN216433334U“膨胀力测试工装夹具”，CN213956639U“一种电池膨胀力测试工装”，CN206074165U“一种电池膨胀力测试工装”等。
[0007]以上测试方法均未全面考虑影响锂离子电池性能的环境因素(温度、压力)及自身因素(如设计制造产生的表面不平整，电池化成后可能存在的面内不均匀)，因此为深入研究锂离子电池本身性能，严格控制环境变量，极有必要设计一种基于长期测试并能控温控压提供均布载荷的锂离子电池厚度实时测量系统。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，提供一种锂离子电池膨胀测量组件、系统以及测试方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种锂离子电池膨胀测量组件，包括下基座、设置在所述的下基座上的锂电池、上基座、以及设置在所述的上基座的气囊工装；
[0011]优选的，所述的气囊工装包括与所述的上夹具、下夹具、设置在所述的上夹具以及下夹具之间的气囊；所述的上夹具、气囊以及下夹具与所述的上基座连接。优选的，所述的上夹具、气囊的边缘以及下夹具通过螺栓与所述的上基座连接。
[0012]优选的，所述的上夹具以及下夹具与所述的气囊之间均设置有橡胶软垫。
[0013]优选的，所述的下夹具为边框机构，所述的下夹具的形状与锂电池的形状匹配设置，所述的下夹具与所述的锂电池平行设置。
[0014]优选的，所述的锂电池与所述的下基座之间设置有液冷板。液冷板通过液冷板入口以及液冷板出口与液冷系统连接；
[0015]优选的，所述的锂电池与充放电夹具连接，优选的，充放电夹具与充放电系统连接。
[0016]优选的，所述的上基座通过上支架与引伸计连接，下基座上设置有下支架。
[0017]本申请还包括一种锂离子电池膨胀测量系统，包括安装组件以及所述的锂离子电池膨胀测量组件。
[0018]优选的，所述的安装组件包括下基座安装组件以及上基座安装组件；
[0019]优选的，所述的下基座安装组件包括操作台、设置在所述的操作台上的电液伺服作动器，以及与所述的电液伺服作动器连接的下基座安装座；所述的下基座安装座与所述的下基座连接；
[0020]优选的，所述的上基座安装组件包括传感器基座、与所述的上基座连接的上基座安装座以及设置在所述的传感器基座以及上基座安装座之间的压力传感器。
[0021]优选的，所述的安装组件还包括安装支架；所述的安装支架包括设置在操作台上的多根立柱以及连接多根立柱的顶梁；优选的，横梁与两根所述的立柱连接；所述的传感器基座与所述的横梁连接；优选的，所述的顶梁与所述的操作台之间设置有限位柱；所述的限位柱上设置有限位块。
[0022]优选的，锂离子电池膨胀测量系统还包括控制系统，所述的控制系统包括与电液伺服作动器、引伸计以及压力传感器连接的试验机控制系统。
[0023]本专利技术还包括一种锂离子电池膨胀测量方法，采用锂离子电池膨胀测量系统；包括如下步骤：在一定温度下，利用气囊工装对锂离子电池施加压力，使用引伸计测量得到电池的厚度，测量厚度后对锂离子电池通过放电夹具与充放电系统连接，对其进行充放电循环，连续记录厚度变化值，即可膨胀率。作为优选，利用液冷板控制温度；作为优选，利用压力传感器实时的对施加压力进行跟踪。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本申请利用气囊工装的设计能够对锂离子电池施加均布载荷，消除电池表面不平整引发的测量误差。利用下夹具的与锂电池的平行度以及适应性的框体结构，消除测试装置给锂离子电池带来不均匀加载问题。利用锂电池下方的液冷板提供恒温的环境，通过控制液冷板温度为锂电池施加预定温度场，实现锂离子电池在循环过程中的严格控温过程；电液伺服作动器根据锂电池体积变形提供精确的位移控制，并保证锂离子电池长时间测试的稳定性。
[0026]本专利技术提供的锂离子电池膨胀测量组件采用气囊为锂电池施加均布载荷，进而消除由锂电池表面不平整带来的测量误差；可严格控制并保持整个测试周期内锂离子电池所处的外部压力条件的精确性；
[0027]本专利技术提供的锂离子电池膨胀测量组件将锂离子电池主面与液冷板接触，通过控制液冷板温度为锂电池施加预定温度场，实现锂离子电池在循环过程中的严格控温过程；
[0028]本专利技术提供的锂离子电池膨胀测量组件将锂离子电池主面与液冷板接触，通过控
制液冷板温度为锂电池施加预定温度场，实现锂离子电池在循环过程中的严格控温过程；
[0029]本专利技术提供的电液伺服作动器根据锂离子电池体积变形提供精确的位移控制，并保证锂离子电池长时间测试的稳定性；
[0030]本专利技术提供的锂离子电池膨胀测量系统，能够根据不同实验需求精准提供恒温恒压均布载荷，同时，提高测量精度并得到预定温度、压力条件下的锂电池体积膨胀的演化过程。为深入研究锂离子电池在充放电过程中的体积变形规律、优化电池内外部结构设计，提供简便快速、高精度、可量化分析的实时测量手段。
附图说明
[0031]图1示出本专利技术一种实施方式的锂离子电池膨胀测量组件的示意图；
[0032]图2示出本专利技术一种实施方式的锂离子电池膨胀测量组件的气囊工装的示意图；
[0033]图3示出本专利技术一种实施方式的锂离子电池膨胀测量系统的示意图；
[0034]图4示出本专利技术一种实施方式的控制系统的连接示意图。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池膨胀测量组件，其特征在于，包括下基座、设置在所述的下基座上的锂电池、上基座、以及设置在所述的上基座的气囊工装。2.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀测量组件，其特征在于，所述的气囊工装包括上夹具、下夹具、设置在所述的上夹具以及下夹具之间的气囊；所述的上夹具、气囊以及下夹具与所述的上基座连接；优选的，所述的上夹具以及下夹具与所述的气囊之间均设置有橡胶软垫。3.根据权利要求2所述的锂离子电池膨胀测量组件，其特征在于，所述的下夹具为边框机构，所述的下夹具的形状与锂电池的形状匹配设置；优选的，所述的下夹具与所述的锂电池平行设置。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池膨胀测量组件，其特征在于，所述的锂电池与所述的下基座之间设置有液冷板；优选的，液冷板通过液冷板入口以及液冷板出口与液冷系统连接。5.根据权利要求4所述的锂离子电池膨胀测量组件，其特征在于，所述的锂电池与充放电夹具连接；优选的，充放电夹具与充放电系统连接。6.根据权利要求5所述的锂离子电池膨胀测量组件，其特征在于，所述的上基座通过上支架与引伸计连接，下基座上设置有下支架。7.一种锂离子电池膨胀测量系统，其特征在于，包括安装组件以及权利要求1
‑
6之一所述的锂离子电池膨胀测量组件；优选的，所述的安装组件包括下基座安装组件以及上基座安装组件；优选的，所述的下基座安装组件包括操作台、设置在所述的操作台上的电液伺服作动器，以及与所述的电液伺服作动器连接的下基座安装座；所述的下基座安装座与所述的下基座连接；优选的，所述的上基座安装组件包括传感器基座、...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯小龙，宁峰，张楠，
申请(专利权)人：力神青岛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：