[发明专利]一种电池体积变化原位测试装置

说明书

本发明公开了一种电池体积变化原位测试装置，包括相对设置的固定板和限位板，固定板上设置有悬臂式压力传感器，压力传感器上设置有托盘，托盘与限位板之间形成电池测试腔，待测试电池嵌入式置于电池测试腔同时与托盘、限位板压力式紧密接触。本发明的电池体积变化原位测试装置具有准确性高、实时性强、一致性好和测试效率高的特点。

技术领域

本发明涉及电池测试装置技术领域，具体是指一种电池体积变化原位测试装置。

背景技术

锂离子电池被称为摇椅电池，电池在充放电过程中锂离子在正负极中嵌入和脱出，会导致正负极材料的体积发生变化，电池体积也随着晶胞体积变化的叠加而随之改变。

从体积变化的内在因素考虑，电池的体积变化可以分为硬膨胀和软膨胀。其中硬膨胀主要是电池中活性材料在充放电过程中的体积变化，而软膨胀主要是由于产气等副反应引起的变化。

电池体积变化一般通过电池原位压力测试装置进行监测，电池原位压力测试装置通过对电池体积改变所带来压力变化的监控，量化电池在充放电过程中的变化情况，精确的检测出电池在进行电性能测试过程中体积变化的情况。

中国发明专利CN209085568U公开了一种测试软包电池体积装置、中国发明专利申请CN108931280A公开了一种锂离子电池体积的检测装置及其检测方法，中国发明专利申请CN108414043A公开了一种软包式锂离子电池体积的测试装置及其测试方法，均是通过阿基米德原理对软膨胀的体积变化进行测量。

与此同时，关注活性材料在充放电过程中的体积变化的硬膨胀对于锂离子电池性能的研究更加具有实际意义。电池的电极材料体积变化在电池内部产生较大的应力，从而对电池内部的结构层产生巨大的影响，导致电池循环性能甚至对电池安全性能参数影响。因此，对电池充放电时硬膨胀体积变化监控的原位测试，会对电池性能分析具有重要意义。

而且，现有测试电池体积设备与办法对实验环境要求都较高，使数据容易产生较大的误差。因为在这些测试方法中要求的所需工作条件要求高，如测试过程的温度的变化会导致环境气体、液体本身体积的变化，致使变化数值受到影响，直接影响了实验的准确性，而设备的气密性同样直接影响到设备的测试结果。采用阿基米德原理的方式是通过倒推的电池体积变化的实验设备与方法，很难消除物质本身受外界影响所致使的变量和误差，不能很好的实时记录体积的变化，得出结果需要一个数据转化的过程，让实验难以获得更多所需的数据量，所获数据没有很好的连续性，使实验过程繁琐漫长，效率较低，也无法满足原位实验的要求，适用范围大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池体积变化原位测试装置，具有准确性高、实时性强、一致性好和测试效率高的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种电池体积变化原位测试装置，包括相对设置的固定板和限位板，固定板上设置有悬臂式压力传感器，压力传感器上设置有托盘，托盘与限位板之间形成电池测试腔，待测试电池嵌入式置于电池测试腔同时与托盘、限位板压力式紧密接触。

进一步地，托盘与悬臂式压力传感器之间、固定板与悬臂式压力传感器之间均设有形变预留区，当传感器受外界力的影响时，会向形变预留区发生形变，进而测试出电池在测试过程中的体积变化。

进一步地，固定板、限位板依次有间隙通过定位螺柱组合成型，有效简化结构提升装配难度。

进一步地，固定板、托盘、限位板均为矩形板，定位螺柱贯穿通过设置在固定板、限位板四个直角处的定位孔，既满足大部分方形电池的测试需要提高其适用性，又方便对压力平衡进行调节，提高测试准确性。

进一步地，待测试电池为软包锂离子电池或铝壳锂离子电池，均为方形电池，与限位板、托盘的有效接触面积大，体积变化感应敏感，提高测试的准确性。