[發明專利]電芯循環膨脹檢測方法及其檢測裝置

在審

• 申請號: 201911301535.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111122036A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 趙小康;周成;朱玉洲
• 申請（專利權）人: 桑德新能源技術開發有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01B21/32
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 王璐

本發明涉及鋰離子電芯生產技術領域，提供了一種電芯循環膨脹檢測方法及其檢測裝置。該檢測方法包括以下步驟：電芯放置在測厚板與底板之間，減小兩者之間的距離，直至電芯受到的壓力為初始預緊力，測出電芯初始厚度值；對電芯循環充放電，測量電芯的循環膨脹力；調節測厚板，直至電芯受到的壓力為初始預緊力，測量測厚板與底板之間的距離。該檢測裝置包括底板、轉接板和導向軸，轉接板與導向軸滑動配合，轉接板上設有測厚板和壓力測量裝置，轉接板上設有調節機構。本申請通過壓力測量裝置測量電芯的膨脹力，轉接板可移動設置，通過轉接板的移動距離得出電芯的膨脹厚度，進而有效的解決了電芯長期充放電循環的膨脹力和膨脹率的不能同步檢測問題。

技術領域

本發明涉及鋰離子電芯生產技術領域，具體涉及一種電芯循環膨脹檢測方法及其檢測裝置。

背景技術

目前鋰離子電芯的發展和推廣應用首要前提在兩個方面：電芯安全性和可靠性，因此，電芯在全生命周期中的產氣和膨脹問題是產品開發中的一個關注點。電芯在使用時需組成電池模組，電芯以串并聯方式結合組裝成電池模組。

模組框架內的固定端板之間通過激光焊接的方式進行連接，焊接效果取決于本身固有的焊接強度，此強度要高于電芯膨脹對端板產生的最大壓力值，也就是電芯的膨脹力上限值F_max。模組端板材料有著本身固有的極限形變量，電芯的膨脹形變超過此數值，結構就會破壞失效。模組內部端板與電芯之間設有緩沖墊，為電芯的膨脹變形提供一定的緩沖空間，端板極限形變量加上緩沖墊的極限壓縮值限定了電芯膨脹厚度的上限值L_max。因此，為了避免模組損壞，電芯的最大膨脹力和最大膨脹厚度應分別低于F_max和L_max。由此可見，電芯的膨脹力和膨脹率數據對于電芯、模組乃至電池包的安全設計至關重要。

目前電芯通常采用三片式平行板帶傳感器夾具來檢測電芯循環過程的膨脹力。但是在測量過程中，由于電芯外包裝的(如鋁塑膜等)特性，導致電芯測量表面不平整，測量時容易出現測試誤差；且該種測量方式對于電芯的膨脹力和膨脹率不能進行同步檢測，從而影響對電芯全壽命周期的膨脹安全性能分析。

發明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本發明提供了一種電芯循環膨脹檢測方法及其檢測裝置。

上述電芯循環膨脹檢測方法包括以下步驟：

步驟一，將電芯放置在測厚板與底板之間，減小測厚板與底板之間的距離，直至測厚板對電芯施加的壓力為初始預緊力，測出電芯初始厚度值；

步驟二，通過電芯循環測試設備對電芯進行循環充放電，測量電芯的循環膨脹力；

步驟三，增加測厚板與底板之間的距離，直至測厚板施加在電芯上的壓力為初始預緊力，測量測厚板與底板之間的距離，計算出電芯的膨脹率。

可選的，在電芯進行循環充放電過程中，設定電芯的循環充放電周期，經過每個循環充放電周期后，測量得到的電芯的循環膨脹力記為F_t，電芯的膨脹厚度記為L_t，經過每個循環周期的測量后，重復步驟一至步驟三，得到多次測量結果，直至F_t≥F_max或者L_t≥L_max或者通過電芯循環測試設備測得電芯達到使用壽命。

可選的，設定電芯的循環充放電周期，經n個循環充放電周期的測量后，如果電芯未達到使用壽命前，電芯的膨脹力或膨脹厚度超過上限值，需對電芯的體系進行重新設計；如果電芯達到使用壽命，此時，電芯的膨脹力和變形量均等于或低于上限值時，電芯符合設計要求。

可選的，檢測前，通過對電芯表面施加初始預緊力，使得電芯表面平整。