电池测试辅助装置及电池测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池测试技术领域，特别涉及一种电池测试辅助装置；同时，本实用新型还涉及一种具有该电池测试辅助装置的电池测试装置。


背景技术：

2.固态电池采用不可燃的固态电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，实现能量密度的同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。
3.硫化物电解质具有比较高的锂离子电导率，在室温下，离子电导率接近甚至超过有机电解液。同时具有热稳定性高、安全性能好、电化学稳定窗口宽的特点，尤其是在高功率以及高低温固态电池方面优势突出。
4.但当采用硫化物固体电解质制备全固态电池时，由于硫化物电解质属于陶瓷类材料，所制备的软包电池内部为固固接触。所以无论是电解质本身之间、电解质与导电剂之间、电解质与活性物质、导电剂与活性物质之间、电极与电解质膜均会存在因界面接触不良而产生阻抗。基于此，在全固态电池测试或使用中，为保证电池性能发挥，通常在电池外部施加一定的压力。
5.目前，全固态电池在组装软包电池之前，会使用电池模具组装半电池测试正极或负极，组装全电池测试电池性能，这些测试都是在电池模具保持一定压力条件下测试的。
6.当模具电池使用软包电池各部件模拟软包电池来测试性能时，一般使用以湿法涂布或干法辊压制备独立的电解质膜，在电解质膜两侧分别放入正、负极片。由于测试装置的结构设计不合理，加上电解质膜很薄，在中、高压力条件下，正、负集流体会发生不规则延展而接触，从而导致电池短路。另外，在高剪切力下，电解质膜与负极片边缘还容易出现翘起，也会导致电池短路。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池测试辅助装置，以便于对全固态电池进行测试，并有效防止短路问题的发生。
8.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
9.一种电池测试辅助装置，用于将全固态电池的负极片、电解质膜以及正极片叠放成测试体并保持，以供测试，该辅助装置包括：
10.支撑体；
11.下绝缘体，定位设置在所述支撑体上；于所述下绝缘体上形成有与所述负极片匹配的下容纳腔，以收容叠放的所述负极片和所述电解质膜；
12.上绝缘体，位于所述下绝缘体的上方；于所述上绝缘体上形成有与所述正极片匹配的上容纳腔，以收容所述正极片，并保持所述正极片于所述电解质膜上方接触所述电解质膜；
13.施压装置，作用在所述测试体上，以在厚度方向上压紧所述测试体并保持；
14.两个引出端，两个所述引出端彼此绝缘隔离设置，并分别构成与所述负极片和所述正极片的电接触，并由所述负极片处、所述正极片处引出，以供测试。
15.进一步的，所述上绝缘体以插装的形式，由所述下绝缘体的顶部插装在所述下容纳腔内，并压放在叠放在所述负极片上方的所述电解质膜的上表面上。
16.进一步的，所述上容纳腔为沿竖直方向形成在所述上绝缘体内的通孔；所述施压装置包括位于所述上绝缘体上方的、高度可调的顶板，以及固连于所述顶板下方并由所述上绝缘体上方插入所述上容纳腔内的上顶柱；因调整所述顶板的高度，以调节所述上顶柱下压所述正极片的下压力。
17.进一步的，于所述上顶柱上套装有弹簧，所述弹簧的一端顶置在所述顶板的下表面，另一端顶置在所述上绝缘体的上表面。
18.进一步的，所述上顶柱由导电材质构成，以形成匹配于所述正极片的所述引出端。
19.进一步的，于所述上绝缘体的周向上设有多个螺杆，各所述螺杆竖直方向穿过所述支撑体和所述顶板，并基于与所述螺杆匹配的螺母的旋合深度，调整所述顶板的高度。
20.进一步的，所述螺杆和所述支撑体间绝缘配合连接。
21.进一步的，所述下容纳腔为沿竖直方向形成在所述下绝缘体内的通孔；于所述支撑体上设有由所述下绝缘体的底部插入所述下容纳腔内，并支撑在所述负极片底部的下顶柱。
22.进一步的，所述下顶柱由导电材质构成，以形成匹配于所述负极片的所述引出端。
23.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
24.(1)本实用新型所述的电池测试辅助装置，通过在下绝缘体上设置与负极片匹配的下容纳腔，以及上绝缘体上的与正极片匹配的上容纳腔，在便于容纳叠放的负极片和电解质膜以及正极片的同时，还可有效防止测试过程中因正极片和负极片的接触而导致的短路问题的发生；并通过设置施压装置压紧测试体，以及两个引出端，便于对全固态电池进行测试；该电池测试辅助装置利于提高对全固态电池的测试精度以及测试效率。
25.(2)通过上绝缘体在下容纳腔内的插装，以及在电解质膜上表面的压放，能够实现负极片大于正极片的测试体的组装，更加接近软包电池；同时，还可有效防止电解质膜与负极片边缘的翘起，而利于进一步避免电池短路问题的发生。
26.(3)上绝缘体上采用通孔作为上容纳腔，不仅结构简单，便于设计实施，而且使用效果好；且施压装置中上顶柱的设置，利于对正极片施加压力。
27.(4)通过设置弹簧，能够在上顶柱向正极片施加下压力时下压上绝缘体，从而保持上绝缘体在下容纳腔内的插装状态，并利于提高测试中测试体的稳定性。
28.(5)上顶柱和下顶柱分别采用导电材质，在利于引出端设置的同时，还可提高结构的利用率。
29.(6)螺杆和螺母的结构简单，便于在支撑体和顶板上进行设置，并利于对顶板的高度进行调节。
30.(7)螺杆与支撑体间采用绝缘的配合方式，可有效防止短路问题的发生。下容纳腔采用通孔的结构形式，便于在下绝缘体上加工成型；支撑体上下顶柱的设置，利于提高对负极片和电解质膜的支撑效果。
31.本实用新型的另一目的在于提出一种电池测试装置，用于测试全固态电池，包括电联接于两个引出端之间的测试电路，还包括如上所述的电池测试辅助装置。
32.本实用新型所述的电池测试装置，通过设置电联接于两个引出端之间的测试电路，以及如上所述的电池测试辅助装置，可利于实现对全固态电池的测试，并具有较好的测试效果。
附图说明
33.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：
34.图1为本实用新型实施例所述的电池测试辅助装置的结构示意图；
35.图2为本实用新型实施例所述的支撑体和下绝缘体的结构示意图；
36.图3为本实用新型实施例所述的施压装置和上绝缘体的结构示意图；
37.图4为本实用新型实施例所述的施压装置和上绝缘体及弹簧的结构示意图；
38.附图标记说明：
39.1、支撑体；101、下顶柱；102、第一安装孔；103、绝缘套；
40.2、顶板；201、上顶柱；202、第二安装孔；
41.3、弹簧；
42.4、上绝缘体；401、上容纳腔；
43.5、下绝缘体；501、下容纳腔；
44.6、螺杆；
45.7、螺母。
具体实施方式
46.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。
47.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其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。另外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
50.本实施例涉及一种电池测试辅助装置，用于将全固态电池的负极片、电解质膜以及正极片叠放成测试体并保持，以供测试。整体构成上，该辅助装置包括支撑体、下绝缘体、
上绝缘体、施压装置以及两个引出端。
51.其中，下绝缘体定位设置在支撑体上；于下绝缘体上形成有与负极片匹配的下容纳腔，以收容叠放的负极片和电解质膜。上绝缘体位于下绝缘体的上方；于上绝缘体上形成有与正极片匹配的上容纳腔，以收容正极片，并保持正极片于电解质膜上方接触电解质膜。而施压装置作用在测试体上，以在厚度方向上压紧测试体并保持。同时，两个引出端彼此绝缘隔离设置，并分别构成与负极片和正极片的电接触，并由负极片处、正极片处引出，以供测试。
52.基于如上设计思想，本实施例中所述的电池测试辅助装置的一种示例性结构如图1中所示。下绝缘体5与支撑体1的结构参照图2中所示，其中，下绝缘体5上的下容纳腔501为沿竖直方向形成在下绝缘体5内的通孔。此处，通孔的结构简单，便于加工成型，且在负极片与电解质膜受到下压力时，还能够对负极片与电解质膜起到一定的约束效果。
53.需要说明的是，本实施例中的电解质膜是以湿法涂布或干法辊压制备而成的，其相较于采用硫化物电解质的方案，利于节省测试体的组装成本，还可减少测试中污染物的产生。
54.作为优选的，本实施例中的下容纳腔501的径向截面呈圆形，其形状和面积均与负极片和电解质膜的形状和面积相同，以匹配于负极片。而为便于加工，本实施例中下绝缘体5的外壁也呈柱状。
55.可以理解的是，本实施例中下容纳腔501的截面形状除了可采用圆形外，还可采用方形、矩形、椭圆形或者多边形等，不过，负极片与电解质膜的形状应当适应性的变化，只要确保下容纳腔501与负极片保持匹配即可。当然，下绝缘体5的外壁形状除了采用柱状外，还可呈长方体状，或者正方体等。另外，下绝缘体5的材质可采用聚醚酮、陶瓷、聚四氟乙烯、亚克力等中的任一种，以具有较好的绝缘效果。
56.继续参照图2中所示，本实施例中的支撑体1作为下绝缘体5的承载基体，整体呈圆形。作为一种优选的实施方式，在支撑体1上设有由下绝缘体5的底部插入下容纳腔501内，并支撑在负极片底部的下顶柱101。
57.其中，该下顶柱101位于支撑体1的中心处。为提高下顶柱101对负极片的支撑效果，下顶柱101的直径与下容纳腔501的直径一致。这样，下绝缘体5因下顶柱101在下容纳腔501内的插设，而可抵接在支撑体1的上表面，从而实现在支撑体1上的定位。上述的叠放的负极片和电解质膜中，负极片的下表面与下顶柱101的顶部端面相接触，电解质膜放置在负极片的上表面上。
58.本实施例中的上绝缘体4以插装的形式，由下绝缘体5的顶部插装在下容纳腔501内，并压放在叠放在负极片上方的电解质膜的上表面上。此处，通过上绝缘体4在下容纳腔501内的插装，以及在电解质膜上表面的压放，能够实现负极片大于正极片的测试体的组装和测试，使得测试体在结构上与软包电池更接近。具体实施时，上绝缘体4可采用聚醚酮、陶瓷、聚四氟乙烯、亚克力等中的任一种，以具有较好的绝缘效果。
59.本实施例中上绝缘体4的结构如图3中所示，上容纳腔401为沿竖直方向形成在上绝缘体4内的通孔。其结构简单，便于设计实施，而且还能够对正极片的放置进行导向。另外，通过上绝缘体4底端对负极片和电解质膜边缘的压紧，可有效防止电解质膜与负极片边缘翘起，进一步避免测试体短路问题的发生。
60.作为优选的，本实施例中，上绝缘体4的外壁对应的直径与下容纳腔501的直径相适配，以确保上绝缘体4在下容纳腔501内的插装效果，从而利于提高正极片在组装过程中的一致性和稳定性。
61.需要说明的是，本实施例中的上绝缘体4可如图1中所示的伸出下绝缘体5设置，也可整体收容在下容纳腔501内。只要能够满足正极片的组装需求，以及下述的弹簧3的底端能够抵接在上绝缘体4的上表面即可。
62.本实施例中的施压装置包括位于上绝缘体4上方的、高度可调的顶板2，以及固连于顶板2下方并由上绝缘体4上方插入上容纳腔401内的上顶柱201；因调整顶板2的高度，以调节上顶柱201下压正极片的下压力。
63.如图3中所示，本实施例中的顶板2呈圆形，上顶柱201位于顶板2的中心处。上顶柱201的直径与上容纳腔401的直径一致，这样在上顶柱201下压正极片时，下压力可均匀地作用到整个正极片上，而利于提高测试的精度，与此同时，还便于将正极片放置在负极片的中部，从而利于保证测试体在组装中的一致性。
64.为便于调整顶板2的高度，如图1至3中所示，在上绝缘体4的周向上设有四个螺栓，各螺栓的螺杆6以竖直方向穿过支撑体1和顶板2，并基于与螺杆6匹配的螺母7的旋合深度，调整顶板2的高度。具体实施时，四个螺杆6环绕上绝缘体4的周向等距间隔布置，以利于提高在施力过程中的均匀性和稳定性。当然，本实施例中螺栓的数量可根据具体的使用需求进行调整。
65.本实施例中，对应于各螺杆6，在支撑体1上设有四个第一安装孔102，在顶板2上设有四个第二安装孔202。螺杆6依次穿经第一安装孔102和第二安装孔202后，与螺母7螺接相连。确保各螺栓底端的头部抵接在支撑体1上，螺母7抵紧在顶板2上。
66.可以理解的是，测试体组装过程中所受的压紧力可根据具体的使用需求进行适应性的调整，而完成组装后可使用保压机进行保压，以便于对测试体进行测试。
67.如图1和图4中所示，本实施例中，在上顶柱201上套装有弹簧3，弹簧3的一端顶置在顶板2的下表面，另一端顶置在上绝缘体4的上表面。如此设置，当顶板2的高度调节以向正极片施加下压力时，该弹簧3可受力压缩，并向上绝缘体4施加向下的顶推力，以利于上绝缘体4在下容纳腔501内插装状态的保持，而具有较好的使用稳定性。
68.另外，该弹簧3的内径大于等于上顶柱201的直径，以便于其套设在上顶柱201上，进行便于弹簧3的压缩和复位。本实施例中，弹簧3长度优选为上顶柱201长度的1.1～1.2倍，以便于向上绝缘体4施加顶推力。
69.本实施例中的上顶柱201由导电材质构成，以形成匹配于正极片的上述引出端。下顶柱101由导电材质构成，以形成匹配于负极片的上述引出端。为便于区分，本实施例中，将与正极片电接触的引出端称为正极引出端，而将与负极片电接触的引出端称为负极引出端。
70.为便于正极引出端和负极引出端的设置，本实施例中的顶板2和支撑体1也采用导电材质制成，此时，正极引出端即为顶板2，负极引出端即为支撑体1上。支撑体1和顶板2的面积大，更易于实现与外部导电线的连接。可以理解的是，本实施例中的正极引出端还可为设于顶板2上的凸起，负极引出端为设于支撑板上的凸起，以便于两者分别与导电线相连。
71.具体实施时，顶板2和上顶柱201的材质相同，支撑体1与下顶柱101的材质相同，两
者均优选一体加工成型。正极引出端和负极引出端可采用现有技术中的鳄鱼夹夹持在支撑体1和顶板2上，还可采用胶带粘接的方式连接在支撑体1和顶板2上。
72.为进一步提高该电池测试辅助装置的使用效果，本实施例中，支撑体1和下顶柱101、顶板2和上顶柱201均采用高强度合金钢制成，这样，在使用的过程中，结构不会发生变形、溃缩和弯曲，而具有较好的使用稳定性。
73.考虑到支撑体1和顶板2均采用导电材质，本实施例中，螺杆6和支撑体1间绝缘配合连接。具体结构上，继续参照图1中所示，在各第一安装孔102内分别套装有绝缘套103，在装配状态下，绝缘套103构成螺杆6的外壁与第一安装孔102之间，以及支撑体1与螺栓的头部之间的绝缘分隔。
74.需要注意的是，本实施例中的顶板2和支撑体1还可采用绝缘材料制成，此时，为便于负极引出端和正极引出端与外部导电线间的连接，在上顶柱201的顶部设有环周向设置的第一环状凸起，弹簧3的顶端抵接在第一环状凸起的下表面，此时，第一环状凸起构成正极引出端。另外，在下顶柱101的底部的外周设置环周向布置的第二环状凸起，插装在下顶柱101上的下绝缘体5的底面抵接在第二环状凸起上。此时，该第二环状凸起即为负极引出端。
75.本实施例中的电池测试辅助装置在使用时，执行以下步骤：
76.步骤一、将下绝缘体5套设在支撑体1的下顶柱101上，然后在下绝缘体5的下容纳腔501内依次放入负极片和电解质膜；
77.步骤二、在下绝缘体5的下收容腔内插入上绝缘体4，再将正极片放入上容纳腔401内；
78.步骤三、将上顶柱201插入上容纳腔401内，再将绝缘套103装设在第一安装孔102内，螺杆6穿过第一安装孔102和第二安装孔202后经由螺母7拧紧，根据实际的需要施加拧紧力，再通过保压机进行保压；
79.步骤四、将正极导电线连接在正极引出端上，将负极导电线连接在负极引出端上。
80.本实施例所述的电池测试辅助装置，通过在下绝缘体5上设置与负极片匹配的下容纳腔501，以及上绝缘体4上的与正极片匹配的上容纳腔401，在便于收容叠放的测试体的同时，还可有效防止测试过程中因正极片和负极片的接触而导致的短路问题的发生；并通过设置施压装置压紧测试体，以及两个引出端，便于对全固态电池进行测试；该电池测试辅助装置利于提高对全固态电池的测试精度以及测试效率。
81.另外，通过该电池测试辅助装置组装而成的测试体，其测试性能更加接近于软包电池，能够实现全固态电池性能的表征，对于全固态电池的设计具有较大的参考价值。
82.此外，本实施例还涉及一种电池测试装置，用于测试全固态电池。整体构成上，该电池测试装置包括电联接于两个引出端之间的测试电路，还包括如上所述的电池测试辅助装置。其中，测试电路可根据具体的测试需求采用现有技术中成熟的用于测试电池的电路，在此不再对测试电池的结构进行赘述。
83.本实施例所述的电池测试装置，通过设置电联接于两个引出端之间的测试电路，以及如上所述的电池测试辅助装置，可利于实现对全固态电池的测试，并具有较好的测试效果。
84.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。