圆柱电芯膨胀检测装置的制作方法

本技术涉及电池安全检测，特别是指一种圆柱电芯膨胀检测装置。

背景技术：

1、锂离子电池具有电压高、比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，不仅在便携式电子设备上广泛应用，而且在电动汽车、储能电站等大中型电动和电力设备中越来越普遍。最早量产的锂离子电池是日本索尼研制的1865圆柱电池，这款电池是全球首批商用的锂离子电池，也是目前市场上最常见的圆柱电池型号。随着电动汽车对锂离子电池比能量要求的进一步提高，更大体积的圆柱电池如2170圆柱电池、4680圆柱电池也被陆续研发出来。其中，近年兴起的4680圆柱电池，凭借更大的体积、更高的能量密度和更低的成本已被众多汽车企业选择用作动力电池。锂离子的应用场景渗入到生活的方方面面，因此对锂离子电池的性能及安全要求越来越高。

2、锂离子电池在循环过程中正负极材料由于脱嵌锂行为存在结构膨胀，同时电池内部也会产气导致产气膨胀。电极材料的结构膨胀和电池的产气膨胀都会使得电芯产生较大的体积形变，进而损害电池性能、引起电池安全隐患。随着循环的进行，电极材料的结构膨胀和电池的产气气压也存在持续变化，因此，实时获取圆柱电池内部电极材料的结构膨胀和电池的产气气压这两组数据，并对这两种力引起的电池体积膨胀加以区分，对于锂离子电池，尤其是圆柱锂离子电池的结构强度设计、电池电化学性能和安全性能提升具有重要价值。

3、现有的工业流水线中只有对圆柱电池进行外观检测的相关技术，还缺少能够对圆柱电池进行膨胀检测的相关装置，因而只能使用传统的检测工装进行夹紧圆柱电池实现膨胀力检测，由于电池的形状与检测工装的夹紧机构并不适配，无法实现有效的膨胀检测，原因在于：

4、1.夹紧机构的平行板上下对压，只能固定圆柱电池的上下端面，而实际充放电过程中圆柱电池的变形在端面位置体现得较少，主要在圆周面上；

5、2.由于1中的原因，现有检测工装只能检测圆柱电池整体的膨胀力，无法获得不同方向上的膨胀力分布情况，检测具有局限性；

6、3.一方面，圆柱电池的铝壳会抑制部分膨胀力，另一方面，裸电芯与铝壳之间存在一定的间隙，当裸电芯膨胀量较小时，无法对铝壳产生挤压作用，因此该方法不能获得内部裸电芯的真实膨胀情况；

7、4.无法对结构膨胀和产气膨胀进行解耦。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种圆柱电芯膨胀检测装置，实现适用于圆柱电池的膨胀检测装置，可以获取更准确的膨胀力数据以供实验研究。

2、为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

3、一种圆柱电芯膨胀检测装置，包括圆筒形的装置壳体、裸电芯和若干薄膜压力传感器；所述装置壳体具有密闭的容腔，所述容腔内灌装有电解液；所述裸电芯设置在所述容腔内；所述薄膜压力传感器为长条形，并以环形阵列的方式排布在所述裸电芯的周面上，所述薄膜压力传感器的导线穿出所述装置壳体；所述裸电芯和薄膜压力传感器的表面包覆有聚合物包裹层，以使所述裸电芯与所述薄膜压力传感器相对固定。

4、所述装置壳体开设有连通孔，所述连通孔处安装有气压传感器。

5、优选地，所述连通孔设置在所述装置壳体的周面上。

6、优选地，所述气压传感器设置有出气孔，所述出气孔与所述连通孔连通，且所述出气孔内设置有螺旋塞以保持常闭状态。

7、所述装置壳体由铝或耐腐蚀合金材料制成。

8、采用上述技术方案后，本实用新型具有以下技术效果：

9、①通过将裸电芯置于与待测电池型号的尺寸一致的装置壳体内，可以模拟真实的电池充放电情况；

10、②将薄膜压力传感器设置在装置壳体内并位于裸电芯的周面上，可在实验检测时获得圆柱电池的裸电芯在不同方向上的膨胀力分布情况；

11、③内置于装置壳体的薄膜压力传感器在进行膨胀力检测时排除了装置壳体对膨胀的干扰，可以直接对裸电芯的膨胀进行表征，适用于现阶段对于圆柱电池的膨胀力研究，并可获得更准确、误差更低的实验数据；

12、④多个薄膜压力传感器可测得多个位置的膨胀力数据，提高数据精度，且多传感器的设计容易适配各种尺寸的裸电芯，放置方便，不易出现薄膜传感器的褶皱现象，避免对检测精度的影响，同时可以根据测试需求增加或减少薄膜传感器的数量。

技术特征：

1.一种圆柱电芯膨胀检测装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的圆柱电芯膨胀检测装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的圆柱电芯膨胀检测装置，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的圆柱电芯膨胀检测装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的圆柱电芯膨胀检测装置，其特征在于：

技术总结
本技术公开一种圆柱电芯膨胀检测装置，包括圆筒形的装置壳体、裸电芯和若干薄膜压力传感器；装置壳体具有密闭的容腔，容腔内灌装有电解液；裸电芯设置在容腔内；薄膜压力传感器为长条形，并以环形阵列的方式排布在裸电芯的周面上，薄膜压力传感器的导线穿出装置壳体；裸电芯和薄膜压力传感器的表面包覆有聚合物包裹层，以使裸电芯与薄膜压力传感器相对固定。本技术将薄膜压力传感器设在装置壳体内并位于裸电芯周面，可获得裸电芯在不同方向上的膨胀力分布情况，并实现多点检测；内嵌式的薄膜压力传感器在进行膨胀力检测时排除装置壳体对膨胀的干扰，直接对裸电芯的膨胀进行表征，获得更准确的实验数据。

技术研发人员：苏宇,王益,齐琼琼,闫康,陈来,杨晓璐,林伟斌,张兴华
受保护的技术使用者：元能科技（厦门）有限公司
技术研发日：20221221
技术公布日：2024/1/12