一种锂离子电池用旋转加热穿刺实验装置的制作方法

本发明属于电池检测设备的，具体涉及一种锂离子电池用旋转加热穿刺实验装置。

背景技术：

1、锂离子电池具有高能量密度、长寿命、环保等优点，广泛应用于移动电源、电动汽车、储能等领域。在使用和运输过程中，锂离子电池可能会遭受外力冲击、穿刺等意外情况，导致电池内部发生短路、电解液泄漏、甚至爆炸等危险。因此，锂离子电池的安全性一直是制约其应用推广的关键问题。为了研究锂离子电池的安全性能，需要进行穿刺实验，通过针状物或其他尖锐物体将锂离子电池外壳钻破，模拟电池遭受外力冲击的情况。穿刺实验可以从锂离子电池的短路电流、温度变化、气体释放等方面评估电池的安全性能。

2、在现有技术中，对锂离子电池进行穿刺的装置，包括简单的用钢针穿刺锂离子电池的一个应用场景，比较简单，和现实环境中可能出现的情况相差很多，只能模拟锂离子电池穿刺以后引起的内部短路情况，测试锂离子电池内部短时后的热失控特性。然而，现实中锂离子电池遇到穿刺的情况，不单单只有被物体在直线穿刺的工况，还包括穿刺过程中物体的周向旋转运动、物体垂直于穿刺直线的横向运动，还有可能存在穿刺锂离子的物体本身带有高温，例如可能是有某些物体被穿刺后的碎片，进一步再去穿刺到锂离子电池而引起的锂离子电池本身的一个破坏，并且穿刺的物体本身一般会因为摩擦而产生热量，可见穿刺来的情况较为复杂，存在物体从不同方向上以不同温度旋转着穿刺锂离子电池的可能性，现有技术不具备实现这些工况的能力。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池用旋转加热穿刺实验装置，实现对锂离子电池在受到旋转发热物体穿刺的工况下的性能检测。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种锂离子电池用旋转加热穿刺实验装置，包括竖直向动作模块、水平向动作模块；

4、竖直向动作模块包括穿刺动作单元、旋转动作单元、穿刺引导单元；

5、穿刺动作单元分别与旋转动作单元、穿刺引导单元连接；

6、穿刺引导单元用于驱动穿刺动作单元在竖直方向上进行运动；

7、穿刺动作单元用于驱动旋转动作单元对锂离子电池在竖直方向上进行穿刺；

8、旋转动作单元设有穿刺针，穿刺针用于对锂离子电池进行穿刺；

9、穿刺针设有加热丝，加热丝用于对穿刺针进行加热；

10、旋转动作单元用于驱动穿刺针进行周向旋转；

11、水平向动作模块与穿刺引导单元连接；

12、水平向动作模块用于对锂离子电池进行夹持，并驱动锂离子电池在水平方向上进行运动。

13、优选地，穿刺引导单元包括上模板、导柱、活动板、下模板；

14、下模板分别与导柱的底部、水平向动作模块连接；

15、导柱的顶部与上模板连接；

16、活动板与导柱的中部活动连接，活动板在导柱中部的侧面进行滑动；

17、活动板与旋转动作单元连接。

18、进一步地，穿刺动作单元包括伺服电机、变速箱、滚珠丝杆、滚珠螺母；

19、伺服电机与变速箱连接；

20、变速箱直接或间接与上模板连接；

21、上模板设有通孔，滚珠丝杆的上半部分穿过上模板的通孔与变速箱连接；

22、滚珠丝杆的下半部分与滚珠螺母活动连接；

23、滚珠螺母与活动板连接。

24、进一步地，旋转动作单元还包括穿刺针驱动平台；

25、穿刺针驱动平台顶部与活动板连接，底部与穿刺针连接；

26、穿刺针驱动平台用于驱动穿刺针围绕自身的中轴线进行周向旋转。

27、进一步地，穿刺针驱动平台包括安装壳、旋转电机、旋转传导涡轮、旋转驱动蜗杆、涡轮轴承、穿刺针固定板；

28、安装壳与滚珠螺母的底部连接；

29、安装壳内部设有用于容纳旋转传导涡轮、旋转驱动蜗杆、涡轮轴承的安装槽；

30、旋转传导涡轮设于安装槽的中央位置；

31、旋转驱动蜗杆设于安装槽的顶部边沿位置；

32、旋转传导涡轮的侧面顶部边缘与旋转驱动蜗杆相互啮合连接，旋转传导涡轮的侧面底部边缘与安装槽的内侧壁之间设有涡轮轴承；

33、旋转传导涡轮的下表面与穿刺针固定板连接；

34、穿刺针固定板与穿刺针连接。

35、进一步地，水平向动作模块包括安装座、水平动作单元、角度调节单元；

36、安装座与下模板连接；

37、水平动作单元与安装座连接，用于驱动锂离子电池在水平方向上进行运动；

38、角度调节单元与水平动作单元连接，用于夹持锂离子电池并调整锂离子电池相对穿刺针的角度。

39、进一步地，水平动作单元包括水平驱动电机、限位导向柱、驱动丝杆、水平滑块、滑块导向端子；

40、水平驱动电机设于安装座；

41、水平驱动电机与驱动丝杆的活动连接；

42、驱动丝杆、限位导向柱分别与安装座连接，驱动丝杆、限位导向柱均设于水平方向上；

43、驱动丝杆在水平方向上贯穿水平滑块的中部，与水平滑块活动连接；

44、限位导向柱与设于水平滑块底部的滑块导向端子活动连接。

45、进一步地，角度调节单元包括支撑架、转角电机、转角驱动轮、转动平台、电池夹具；

46、支撑架底部与水平滑块的顶部连接；

47、支撑架与转角电机连接；

48、转角驱动轮与转角电机连接；

49、转角电机用于驱动转角驱动轮转过设定的角度；

50、转动平台与支撑架的顶部连接；

51、转动平台的顶部与电池夹具连接，电池夹具用于对锂离子电池进行夹持；

52、转角驱动轮与转动平台的底部相互抵接，转角驱动轮用于驱动转动平台进行转动，从而带动锂离子电池转过同样设定的角度。

53、优选地，还包括数据控制检测机；

54、数据控制检测机分别与竖直向动作模块、水平向动作模块电性连接，数据控制检测机用于分别对竖直向动作模块、水平向动作模块进行数据采集、信号控制、数据处理，对锂离子电池进行性能分析评估。

55、优选地，穿刺针在自身的尖端位置设有热电偶；

56、热电偶用于采集穿刺针尖端的温度数据。

57、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

58、本发明的穿刺针采用热电偶结合加热丝的方式进行温度控制，能实现对穿刺针在穿刺时可调节的温度控制，满足多种工况下的检测需求；

59、本发明的竖直向动作模块，在结合数据控制检测机时，能够引导穿刺针以多种穿刺速度、多种旋转速度对待检测的锂离子电池进行穿刺，克服了现有的检测装置只能进行单一的直线穿刺的问题，进而满足了多种实际应用场景的检测需求；

60、本发明的水平向动作模块，在结合数据控制检测机时，能够引导待检测的锂离子电池与穿刺针之间形成多种穿刺角度进一步满足了多种检测场景需求，避免了现有技术检测场景单一的缺点；

61、本发明的数据控制检测机能够对多种新的锂离子电池受损的场景进行分析评估，避免现有技术的分析内容单一的缺点。