一种在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置的制作方法

本实用新型属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置。

背景技术：

锂离子电池作为一种有效的电能存储设备，具有能量密度高、比功率大、输出电压高、自放电小、使用寿命长等优点，目前已广泛应用于电动汽车、电子产品等领域。但其在电化学循环过程中，由于锂离子的脱嵌过程会导致电极材料的体积膨胀和收缩，且电池内部伴有产气、产热现象发生，均会导致电池整体发生变形，而这种形变尤以厚度方向为主。锂离子电池作为动力电源时，必须经串并联成组，并用结构件封装才能满足要求。成组后的封装不仅要考虑结构的强度和变形，还须考虑电池充放电过程中产生的膨胀力对电池性能和安全的影响。因此，测试、分析锂离子电池在充放电过程中产生的膨胀力对电池的安全性能研究十分必要。

目前，针对锂离子电池膨胀力的测量设备，一般只能测量电芯或模组的整体膨胀力，而不能测量膨胀力的分布情况。且充放电过程耗时较长，现有的测量设备大多只能一次测量一组数据，难以做到对充放电过程中单体电池或模组实时的膨胀力进行监测。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置，实时监测膨胀力并进行分析。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置，包括夹具机构、扫描仪、pc，所述的夹具机构设置有压力传感器与压力测量胶片，所述的压力传感器通过线路与所述的pc相连，所述的压力测量胶片与所述的扫描仪相配合，所述的扫描仪通过线路与所述的pc相连；

所述的夹具机构设置有后端板、底座、若干的导柱、伺服电缸、第二活动板、第一活动板、前端板，所述的后端板与前端板均固定于所述的底座上，并分别位于底座的两端，所述的导柱的一端均固定于所述的后端板上，另一端依次穿过所述的第二活动板、第一活动板，并固定于所述的前端板上，所述的伺服电缸的一端与所述的后端板相连，另一端与所述的第二活动板相连，所述的伺服电缸通过线路与所述的pc相连，待测电池固定于所述的第一活动板与前端板之间。

进一步，所述的压力传感器位于第一活动板与第二活动板之间。

进一步，所述的压力测量胶片位于待测电池与前端板之间。

进一步，所述的在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置还设置有若干的滑轨，所述的滑轨的一端均固定于所述的后端板上，另一端依次穿过所述的第二活动板、第一活动板，并固定于所述的前端板上。

进一步，所述的滑轨为光滑的圆柱体结构。

进一步，所述的前端板与后端板的尺寸相同，所述的前端板的高度大于所述的待测电池的高度，所述的前端板的长度大于所述的待测电池的长度。

进一步，所述的第一活动板、第二活动板、压力测量胶片的长度均大于所述的待测电池的长度，并小于所述的前端板的长度；所述的第一活动板、第二活动板、压力测量胶片的高度均大于所述的待测电池的高度，并小于所述的前端板的高度。

进一步，所述的后端板、前端板、第一活动板、第二活动板的材质均采用透明的绝缘材质。

进一步，所述的后端板、前端板、第一活动板、第二活动板的材质均采用玻璃钢材质。

进一步，所述的后端板、前端板、第一活动板、第二活动板均相互平行。

所述的待测电池为方形铝壳单体电池、软包单体电池、方形铝壳模组或软包模组中的至少一种。

所述的压力测量胶片选用型号为lw、llw或lllw中的一种。

相对于现有技术，本实用新型所述的在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置具有以下优势：

本实用新型所述的在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置采用扫描仪可实现实时扫描压力测量胶片图像，并进行图像传输于pc存储，实现膨胀力分布的过程监控，且扫描仪采集的图像自动传输、存储，可进行后期数据的追溯分析，同时采用了压力传感器，使pc可与扫描压力测量胶片得到的数据进行比对分析。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的夹具机构的示意图。

附图标记说明：

1-后端板；2-底座；3-导柱；4-滑轨；5-伺服电缸；6-第二活动板；7-压力传感器；8-第一活动板；9-待测电池；10-压力测量胶片；11-前端板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置，包括夹具机构、扫描仪、pc，所述的夹具机构设置有压力传感器7与压力测量胶片10，所述的压力传感器7通过线路与所述的pc相连，所述的压力测量胶片10与所述的扫描仪相配合，所述的扫描仪通过线路与所述的pc相连，所述的扫描仪对压力测量胶片10进行扫描及信息采集，所述的pc对扫描仪及压力传感器7输出信息进行存储，并根据压力测量胶片10图像分析膨胀力的分布；

所述的夹具机构设置有后端板1、底座2、2个导柱3、伺服电缸5、第二活动板6、第一活动板8、前端板11，所述的后端板1与前端板11均固定于所述的底座2上，并分别位于底座2的两端，所述的导柱3的一端均固定于所述的后端板1上，另一端依次穿过所述的第二活动板6、第一活动板8，并固定于所述的前端板11上，，导柱3在后端板1及第二活动板6、第一活动板8上呈对称均匀分布所述的伺服电缸5的一端与所述的后端板1相连，另一端与所述的第二活动板6相连，所述的伺服电缸5通过线路与所述的pc相连，待测电池9固定于所述的第一活动板8与前端板11之间。所述的压力传感器7位于第一活动板8与第二活动板6之间。所述的压力测量胶片10位于待测电池9与前端板11之间。

所述的在线测量锂离子电池膨胀力分布的装置还设置有4个滑轨4，所述的滑轨4的一端均固定于所述的后端板1上，另一端依次穿过所述的第二活动板6、第一活动板8，并固定于所述的前端板11上。所述的滑轨4为光滑、无毛刺、防锈蚀的圆柱体。可采用铝合金制作，可减小待测电池9所受摩擦力对测试结果的影响。

所述的前端板11与后端板1的尺寸相同，所述的前端板11的高度大于所述的待测电池9的高度，所述的前端板11的长度大于所述的待测电池9的长度。所述的第一活动板8、第二活动板6、压力测量胶片10的长度均大于所述的待测电池9的长度，并小于所述的前端板11的长度；所述的第一活动板8、第二活动板6、压力测量胶片10的高度均大于所述的待测电池9的高度，并小于所述的前端板11的高度。第一活动板8、第二活动板6均不与底座2接触。可以根据测量精度及充放电过程中电池膨胀力的历史数据选择。所述的压力测量胶片10可仅在锂电池靠端板一侧平整放置，也可在锂电池靠端板和靠第一活动板8的两侧各自平整放置。压力传感器7固设于第一活动板8的正对待测电池9的四个角及中心点位置上，呈均匀对称分布，监测待测电池9各处所受夹持压力，通过线缆与pc实现电连接。

所述的后端板1、前端板11、第一活动板8、第二活动板6的材质均采用玻璃钢材质。所述的后端板1、前端板11、第一活动板8、第二活动板6均相互平行。四块板相对设置，端板透明，扫描仪可直接对压力测量胶片10进行扫描，既免除拆装的繁琐，又实现了扫描仪实时扫描，采集过程数据的功能。

所述的待测电池9为方形铝壳模组，所述的压力测量胶片10选用型号为lllw。所述的pc的型号为联想m415，并安装有fujifilmfpd-8010e压力图像分析系统，所述的压力传感器7的型号为斯巴拓sbt674，所述的扫描仪的型号为epsonperfectionv600。

所述的pc、压力测量胶片10、压力传感器7、扫描仪与伺服电缸5均为现有技术，所述的pc、压力测量胶片10、压力传感器7、扫描仪与伺服电缸5直接的连接均采用现有技术进行连接。

实施方式：

(1)将压力测量胶片10及待测电池9安装在前端板11及第一活动板8之间，并置于滑轨4上；

(2)通过pc，设置伺服电缸5移动行程，使压力测量胶片10与待测电池9及前端板11面接触，并使压力传感器7显示数值在0-1n间；

(3)安装好的待测电池9在充放电过程中发生膨胀，对压力测量胶片10施加压力，压力测量胶片10受压后显色，扫描仪自动实时扫描压力测量胶片10图像，并将图像传输至pc存储；

(4)使用pc中的膨胀力图像分析系统对不同时间段存储的压力测量胶片10图像进行分析，并自动存储测试分析结果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。