蠕变寿命测试装置及设备的制作方法

本实用新型涉及电池封装技术领域，特别是涉及一种蠕变寿命测试装置及设备。

背景技术：

在动力电池产业发展中，软包电池由于其安全性能好、重量轻、容量大、内阻小、成本低等优点，已经成为动力电池技术路线的一个重要选择。然而软包电池在应用过程中，存在着电池内部不断产生气体导致内压持续升高以及封装强度随时间退化的现象，这会引发封装失效进而漏液的问题，对电芯的安全可靠性造成严重威胁。因此研究软包电池封装的可靠性将具有重大意义。

目前就软包电芯封装可靠性而言，界面封装强度和电池内部产气气压是影响漏液的两个关键参数。界面封装强度一般用分条剥离力表征，即沿封印边垂直方向把封印边切割成规定尺寸的分条，再用高铁拉力机对分条进行界面剥离测试获得最大剥离力。内部产气气压则是基于体积的变化来间接确定。漏液失效的条件可表述为电池内部产气气压所形成的载荷大于对应界面的封装强度，通过这种方法建立了漏液寿命的可靠性模型。

然而在真实电池内部，产气是一个缓慢的过程，内部应力的变化相应的也是一个缓慢的过程。有研究显示，对于许多材料，如金属、塑料、岩石和冰等，只要应力的作用时间相当长，其应力低于弹性极限时也能发生塑性变形，即蠕变，而蠕变又会引起材料的变形甚至断裂等，所以当内部气压所形成的载荷在低于封印界面强度时也有可能导致界面封装剥离失效，即蠕变失效。如果仅用分条剥离力的数据来评估封装漏液的寿命，那么得出结果将会比实际的服役寿命大的多，这高估了产品的性能，若是在质保期内发生漏液事故则会导致企业的名誉受损，对企业的发展造成巨大的影响。

因此，对于软包电芯封装可靠性即封装漏液的寿命而言，其封装的蠕变寿命也是一项重要的评估数据。故而，亟需一种蠕变寿命测试装置及设备，以更准确的评估软包电芯封装漏液的寿命。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种蠕变寿命测试装置及设备，能够用于测试软包电芯封装的蠕变寿命，以更准确评估软包电芯封装漏液的寿命。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种蠕变寿命测试装置，包括：夹持单元，用于夹持待测样品，包括相对设置且能够相对运动的第一夹头及第二夹头，待测样品夹持于第一夹头及第二夹头之间；加载单元，用于向待测样品施加载荷，加载单元包括连接部件及设置于连接部件上的加载部件；调节单元，连接于第二夹头与连接部件之间，调节单元用于调节载荷的施加方向，以使施加方向与待测样品的受力方向在同一条直线上。

根据本实用新型实施例的一个方面，调节单元包括相互连接的第一调节件及第二调节件，第一调节件与第二夹头连接，第二调节件与连接部件连接，以使加载单元相对于夹持单元具有转动自由度。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一调节件与第二夹头之间、第一调节件与第二调节件之间均枢接连接，第二调节件与连接部件固定连接，以使加载单元相对于夹持单元在两个方向上具有转动自由度。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一调节件与第二夹头固定连接，第二调节件与连接部件固定连接，第一调节件与第二调节件球铰接，以使加载单元相对于夹持单元在多个方向上具有转动自由度。

根据本实用新型实施例的一个方面，加载部件的数量为多个且可拆卸式连接于连接部件。

根据本实用新型实施例的一个方面，夹持单元还包括导向件，导向件连接第一夹头及第二夹头设置，以用于限制第一夹头及第二夹头的相对运动的方向以及相对运动的距离。

根据本实用新型实施例的一个方面，导向件为沿着第一夹头及第二夹头的连线延伸的条形件，第一夹头与导向件固定连接，第二夹头与导向件滑动连接且能够沿着导向件的延伸方向往复滑动。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种蠕变寿命测试设备，包括：支座，包括支撑部及水平设置于支撑部上的横梁；上述的蠕变寿命测试装置，蠕变寿命测试装置连接于横梁，以使蠕变寿命测试装置整体悬挂于支座上。

根据本实用新型实施例的另一个方面，蠕变寿命测试装置的数量为两个以上，两个以上蠕变寿命测试装置沿着横梁的延伸方向排布。

根据本实用新型实施例的另一个方面，蠕变寿命测试装置的下方设置有缓冲部件，缓冲部件与支座位于同一支撑面，缓冲部件为具有预定的高度的结构件，用于吸收蠕变寿命测试装置因待测样品失效断裂而产生的振动。

根据本实用新型实施例的另一个方面，缓冲部件的高度为h，满足式(1)

h＝(H-20)±5 (1)

其中，H为蠕变寿命测试装置在第一夹头与第二夹头之间的相对距离最小时，蠕变寿命测试装置的最低点与支撑面之间的最小距离，式(1)中各个参数的单位均为毫米。

根据本实用新型实施例提供的蠕变寿命测试装置及设备，蠕变寿命测试装置包括夹持单元、加载单元及调节单元，加载单元的连接部件通过调节单元与夹持单元的第二夹头连接。待测样品如软包电芯封装的封印边的分条夹持于夹持单元的第一夹头及第二夹头之间，通过加载单元向待测样品施加载荷，通过记录待测样品的测试起始时间及待测样品失效断裂时间的差值来测得待测样品的蠕变寿命，能够更准确的评估软包电芯封装漏液的寿命。

同时，通过设置调节单元，能够用于调节加载单元的载荷的施加方向，使得载荷的施加方向与待测样品的受力方向在同一条直线上，以保证待测样品的蠕变寿命测试结果更加准确。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一个实施例的蠕变寿命测试装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的蠕变寿命测试装置的分解示意图；

图3是本实用新型另一个实施例的蠕变寿命测试装置的调节单元的结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例的蠕变寿命测试设备的整体结构示意图。

其中：

100-蠕变寿命测试装置；

10-夹持单元；

11-第一夹头；111-第一夹持开口；112-紧固件；113-连接孔；

12-第二夹头；121-第二夹持开口；122-紧固件；123-开口槽；

13-导向件；131-导向槽；

20-调节单元；21-第一调节件；22-第二调节件；221-凹槽；23-第一转轴；24-第二转轴；

30-加载单元；31-连接部件；32-加载部件；321-缺口；33-支撑块；

40-待测样品；

210-支撑部；210a-支杆；210b-底座；220-横梁；

300-缓冲部件。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的蠕变寿命测试装置的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的蠕变寿命测试装置及设备，能够用于测试材料的蠕变寿命。本实用新型以下的实施例仅以用于测试电池技术领域的软包电芯封装的蠕变寿命为例进行说明，但本实用新型实施例的蠕变寿命测试装置及设备的应用并不限于以下的实施例，也可以用于其他领域进行蠕变测试，并对其进行保护。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1、图2对本实用新型实施例的蠕变寿命测试装置100进行详细描述。

请一并参阅图1、图2，其中，图1示出了本实用新型一个实施例的蠕变寿命测试装置100的整体结构示意图，图2示出了本实用新型一个实施例的蠕变寿命测试装置100的分解示意图。

本实用新型实施例提出的一种蠕变寿命测试装置100，用于测试待测样品40的蠕变寿命，包括：夹持单元10、加载单元30及调节单元20，夹持单元10用于夹持待测样品40，夹持单元10包括相对设置且能够相对运动的第一夹头11及第二夹头12，待测样品40夹持于第一夹头11及第二夹头12之间。加载单元30用于向待测样品40施加载荷，加载单元30包括连接部件31及设置于连接部件31上的加载部件32。调节单元20连接于第二夹头12与连接部件31之间，调节单元20用于调节加载单元30的载荷的施加方向，以使载荷的施加方向与待测样品40的受力方向在同一条直线上。

具体的，夹持单元10的第一夹头11及第二夹头12均为块状结构，在第一夹头11的一端设置有第一夹持开口111，在第二夹头12上与第一夹头11相对的一端设置有第二夹持开口121。第一夹持开口111及第二夹持开口121分别用于夹持待测样品40的两端，并在第一夹头11上与其第一夹持开口111相对应处设置有紧固件112，在第二夹头12上与其第二夹持开口121相对应处设置有紧固件122，以将待测样品40分别与第一夹头11及第二夹头12紧固。为了便于蠕变寿命测试装置100与其他支撑结构等连接，在夹持单元10的第一夹头11上设置有连接孔113。

调节单元20包括相互连接的第一调节件21及第二调节件22，第一调节件21为块状结构，第二夹头12上与其第二夹持开口121相对的另一端设置有开口槽123，第一调节件21的顶部插接在开口槽123内并通过第一转轴23与第二夹头12枢接连接，以使第一调节件21能够相对第二夹头12在围绕第一转轴23的轴线方向做回转运动。第二调节件22具有与第一调节件21截面形状相匹配的凹槽221，第一调节件21的底部插接在第二调节件22的凹槽221内并通过第二转轴24与第二调节件22枢接连接，以使第二调节件22能够相对于第一调节件21在围绕第二转轴24的轴线方向做回转运动，优选第一转轴23的轴线与第二转轴24的轴线异面垂直。

加载单元30的连接部件31为杆状结构，连接部件31一端与第二调节件22螺纹连接，连接部件31的另一端为支撑块33，支撑块33与连接部件31螺纹连接。加载单元30的加载部件32的数量为多个，多个加载部件32沿着连接部件31的长度方向层叠设置，每个加载部件32为块状结构，并在加载部件32上开设有缺口321，加载部件32通过缺口321套接在连接部件31上，以使加载部件32与连接部件31可拆卸式连接。同时，多个加载部件32优选包括两种重量规格，能够分别产生2.5N及5N的重力。由此，加载部件32包括多个且与连接部件31可拆卸连接，使得蠕变寿命测试装置100可以满足待测样品40的不同载荷要求，同时设置两种重量规格的加载部件32，能够更为精确的调整加载单元30对待测样品40施加的载荷，使得蠕变寿命测试装置100应用范围更加广泛。

本实用新型实施例提供的蠕变寿命测试装置100，在使用时，可以将蠕变寿命测试装置100竖直放置，即夹持单元10、调节单元20及加载单元30沿着竖直方向排列，将待测样品40如软包电芯封装的封印边的分条的两端分别夹持于夹持单元10的第一夹头11及第二夹头12内，通过加载单元30向待测样品40施加载荷，通过记录待测样品40的测试起始时间及待测样品40剥离失效时间的差值来测得待测样品40的蠕变寿命，使得软包电芯不仅能够利用分条剥离力的数据来评估其封装漏液的寿命，还能够参考其封装的蠕变寿命，以更准确的评估软包电芯封装漏液的寿命。

同时，蠕变寿命测试装置100通过设置调节单元20，能够用于调节加载单元30的载荷的施加方向，本实施例中，调节单元20的结构以及与第二夹头12及连接部件31的连接形式，使得加载单元30相对于夹持单元10在两个方向上具有转动自由度，且两个方向相互垂直。蠕变寿命测试装置100在使用时，能够使得加载单元30的载荷的加载方向自由，即载荷的加载方向只受到重力影响竖直向下，使得载荷的施加方向与待测样品40的受力方向在同一条直线上，能够保证待测样品40的蠕变寿命测试结果更加准确。

可以理解的是，第一夹头11及第二夹头12的结构并不限于上述形式，只要能够保证对待测样品40的夹持作用均可，并且多个加载部件32并不限于具有两种重量规格，可以为三种或者更多种，并且重量规格也不限于产生2.5N及5N的重力，可以根据使用需求来设定，只要能够更为精确的调整加载单元30对待测样品40施加的载荷，使得蠕变寿命测试装置100应用范围更加广泛均可。

可以理解的是，第一转轴23的轴线与第二转轴24的轴线并不限于异面垂直，也可以异面相交但不垂直，只要能够使得加载单元30的载荷的施加方向与待测样品40的受力方向在同一条直线上均可。

作为一种可选的实施方式，为了限制第一夹头11及第二夹头12的相对运动的方向以及相对运动的距离，夹持单元10还包括导向件13，导向件13连接第一夹头11及第二夹头12设置。导向件13优选为沿着第一夹头11及第二夹头12的连线延伸的条形件，第一夹头11与导向件13可以采用焊接或紧固件紧固等方式固定连接，在导向件13上沿着其延伸方向开设有导向槽131，使第二夹头12与第一调节件21枢接连接的第一转轴23延伸入导向件13的导向槽131并且能够沿着导向槽131的长度方向即导向件13的延伸方向往复滑动，进而使得第二夹头12与导向件13滑动连接且能够沿着导向件13的延伸方向往复滑动。为了避免第一转轴23与导向件13分离，在第一转轴23延伸至导向槽131的一端设置限位件。通过设置导向件13能够限制第二夹头12与第一夹头11相对运动方向，更好的保证待测样品40的受力方向与加载单元30的载荷施加方向在同一条直线上。同时第二夹头12只能够沿着导向件13在一定范围内滑动，更好的限定了第一夹头11及第二夹头12之间的最大及最小的相对运动距离，还可以避免当待测样品40失效断裂时，第一夹头11及第二夹头12完全分离。

可以理解的是，调节单元20的结构及与第二夹头12和连接部件31的连接方式并不限于上述实施例。只要使得调节单元20包括相互连接的第一调节件21及第二调节件22，使得第一调节件21与第二夹头12连接，第二调节件22与连接部件31连接，以使加载单元30相对于夹持单元10具有转动自由度，进而使得载荷的施加方向与待测样品40的受力方向在同一条直线上即可，对其他的构成没有过多的要求。例如，请一并参阅图3，图3示出了本实用新型另一个实施例的蠕变寿命测试装置100的调节单元20的结构示意图。在一些可选的实施例中，调节单元20还可以为：包括第一调节件21及第二调节件22，第一调节件21及第二调节件22的其中一者的端部包括球状结构，另一者的端部包括形状能够与球状结构相匹配并与球状结构球铰接的球形槽结构，此时，第一调节件21与第二夹头12采用固定连接方式连接，第二调节件22与连接部件31采用固定连接方式连接。由于第一调节件21及第二调节件22采用球铰接的连接方式，在使用时，加载单元30相对于夹持单元10在多个方向上具有转动自由度。也能够使得加载单元30的载荷的施加方向与待测样品40的受力方向在同一条直线上，进而保证待测样品40的蠕变寿命测试结果更加准确。

由此，本实用新型实施例提供的蠕变寿命测试装置100，能够用于测试软包电芯封装的蠕变寿命，可以将待测样品40如软包电芯封装的封印边的分条夹持于夹持单元10的第一夹头11及第二夹头12，通过加载单元30向待测样品40施加载荷，通过记录待测样品40的测试起始时间及失效时间的差值来测得待测样品40的蠕变寿命，以更准确的评估软包电芯封装漏液的寿命。同时，通过设置调节单元20，能够用于调节加载单元30的载荷的施加方向，使得载荷的施加方向与待测样品40的受力方向在同一条直线上，以保证待测样品40的蠕变寿命测试结果更加准确。

本实用新型实施例还提供了一种蠕变寿命测试设备，请一并参阅图4，图4示出了本实用新型一个实施例的蠕变寿命测试设备的整体结构示意图，蠕变寿命测试设备包括支座及上述任意实施例的蠕变寿命测试装置100，支座包括支撑部210及水平设置于支撑部210上的横梁220。支撑部210的数量为两个，每个支撑部210包括支杆210a及设置于支杆底部的底座210b，横梁220为圆柱形杆状结构，横梁220水平设置于支撑部210上，两端分别与两个支杆210a连接。蠕变寿命测试装置100的第一夹头11上的连接孔113与横梁220的截面形状相匹配，蠕变寿命测试装置100通过第一夹头11的连接孔113连接于横梁220，以使蠕变寿命测试装置100整体悬挂于支座上，便于对待测样品40蠕变寿命的测试。

作为一种可选的实施方式，蠕变寿命测试装置100的数量为两个以上，两个以上蠕变寿命测试装置100沿着横梁220的延伸方向排布，使得蠕变寿命测试设备能够一次性同时进行两个以上的待测样品40的蠕变寿命测试，提高工作效率。

作为一种可选的实施方式，各蠕变寿命测试装置100的下方设置有缓冲部件300，缓冲部件300可以由防震泡沫制成，缓冲部件300与支座位于同一支撑面上，缓冲部件300为具有预定的高度的结构件，用于吸收蠕变寿命测试装置100因待测样品40失效断裂而产生的振动。由于蠕变寿命测试设备需要同时进行多个待测样品40的蠕变寿命测试，若横梁220发生振动，会对待测样品40的蠕变寿命测试结果产生影响，而通过设置具有预定高度的缓冲部件300，并保证待测样品40从加载到失效断裂这段时间内蠕变寿命测试装置100的底端不会触碰到缓冲部件300，同时，在待测样品40失效断裂后，由于第二夹头12及以下部分会往下掉，在掉到最低点即第二夹头12到达其被允许的最低点前蠕变寿命测试装置100的底端落在缓冲部件300上。可以使得一个待测样品40断裂后，缓冲部件300能够吸收蠕变寿命测试装置100因待测样品40失效断裂而产生的振动，使得其他待测样品40的测试结果不会受到干扰。

作为一种可选的实施方式，限定缓冲部件300的高度为h，h满足式(1)

h＝(H-20)±5 (1)

其中，H为蠕变寿命测试装置100在第一夹头11与第二夹头12之间的相对距离最小时，蠕变寿命测试装置100的最低点与支撑面之间的最小距离，式(1)中各个参数的单位均为毫米。

缓冲部件300采用上述高度，能够更好的满足蠕变寿命测试设备的使用要求，使得蠕变寿命测试设备能够同时进行两个以上待测样品40的蠕变寿命测试，并能够保证每个待测样品40测试结果的准确性。

利用本实用新型实施例提供的蠕变寿命测试设备在对软包电池的封装进行蠕变寿命测试时，具体可以采用如下方式：

首先，拆解电芯并获取空的软包电池的封装，沿垂直封装的封印方向把封装的各封印边切成大小一致的多个分条。

其次，把分条的一端放入第二夹头12之中，确保分条的长度方向垂直第二夹头12并固定，调节第二夹头12的位置使第一夹头11及第二夹头12之间的距离最小，分条的另一端放入第一夹头11中并固定，最后拧紧第一转轴23上的限位件，以固定第二夹头12的位移，方便加载。重复上面分条的安装过程直至所有蠕变寿命测试装置100上的分条安装完毕后把整套蠕变寿命测试设备放到指定的条件下，如温度、湿度等。

再次，根据待测样品40即分条的载荷需要选择合适的加载部件32进行加载，加载时先不让分条受力，避免分条受到冲击载荷而意外失效。

最后，拧松第一转轴23上的限位件，开始测试，通过测试第一夹头11及第二夹头12之间的距离就可以准确测得分条的拉伸长度，并记录测量时的时间，可以画出应变时间曲线，以做参考分析。而对于蠕变寿命测试，可以通过记录分条剥离失效时间及失效时间与挂测时间的差值得到蠕变寿命。

由此，本实用新型实施例提供的蠕变寿命测试设备，其包括蠕变寿命测试装置100，因此与蠕变寿命测试装置100具有相同的优点，相同的部分不在加以赘述，同时，蠕变寿命测试设备中蠕变寿命测试装置100的数量为两个以上，能够同时进行两个以上待测样品40的蠕变寿命测试，工作效率高，而相应设置的缓冲部件300能够有效的避免在进行多个待测样品40的蠕变寿命测试时相互之间因其中的一个或多个待测样品失效断裂时对其他待测样品40产生影响，以保证每个待测样品40蠕变寿命测试的准确性。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。