CN206440807U - 软包电芯的测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及软包电芯的测试设备。该测试设备包括测试接头，所述测试接头上开设有通气孔，所述通气孔用于与软包电池内部连通，所述测试接头的外表面设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层用于与气袋内壁上的第二绝缘层热熔接合，且所述第一绝缘层与所述第二绝缘层均为塑胶层。该方案通过两绝缘层的热熔接合，使得第一绝缘层与第二绝缘层熔融为一体，从而提高了测试接头与气袋连接的密封性，减小了软包电芯出现漏液或漏气的风险。

Description

软包电芯的测试设备

技术领域

本申请涉及电芯测试技术领域，尤其涉及一种软包电芯的测试设备。

背景技术

为了保证动力电池的安全性，通常需要对电池产气时的内压进行测试。相关技术中，软包电芯的外封装膜上开设有测试孔，管道伸入测试孔内将电芯内的气体导出，管道与外封装膜通过环氧树脂胶密封连接。

然而，由于外封装膜与环氧树脂胶的粘接牢固度较差，因此，管道与外封装膜的粘接位置处的密封不可靠，会导致软包电芯出现漏液或漏气的缺陷。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种软包电芯的测试设备，能够提高软包电芯与测试设备之间的密封性，减小软包电芯出现漏液或漏气的风险。

本申请提供了一种软包电芯的测试设备，包括测试接头，所述测试接头上开设有通气孔，所述通气孔用于与软包电芯内部连通，

所述测试接头的外表面设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层用于与气袋内壁上的第二绝缘层热熔接合，且所述第一绝缘层与所述第二绝缘层均为塑胶层。

优选的，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层的材质相同。

优选的，所述测试接头包括相连接的基体部分和连接部分，所述基体部分用于设置在所述气袋内，所述连接部分用于从所述气袋内伸出，

所述第一绝缘层设置于所述基体部分与所述连接部分相接的表面，所述通气孔贯穿所述基体部分以及所述连接部分。

优选的，还包括与所述通气孔连通的测试管路，所述测试管路连接于所述连接部分远离所述基体部分的一端，

所述连接部分包括楔形段，所述楔形段由大端指向小端的方向为所述楔形段***所述测试管路的插装方向。

优选的，还包括密封套，所述密封套套装于所述连接部分外，

所述密封套包括凸台，所述凸台朝向所述密封套的中心凸出，所述凸台与所述测试管路抵接以将所述测试管路压紧在所述楔形段上。

优选的，所述密封套和所述连接部分均包括螺纹段，所述密封套与所述连接部分通过两所述螺纹段螺纹连接，且在两者螺纹连接的行程中，所述凸台将所述测试管路压紧在所述楔形段上。

优选的，所述密封套与所述测试管路的抵接处还设置有密封胶。

优选的，所述连接部分与所述基体部分为一体式结构。

优选的，还包括实时监测组件，所述实时监测组件用于与软包电芯内部连通以实时监测软包电芯的内压。

优选的，所述实时监测组件包括压力传感器、采集变送器以及电脑主机，所述压力传感器与软包电芯内部连通，所述采集变送器分别与所述压力传感器以及所述电脑主机电连接，以将所述压力传感器测定的软包电芯的内压经由所述采集变送器输送至所述电脑主机。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种软包电芯的测试设备，测试接头上开设有通气孔，通气孔用于与软包电芯内部连通，测试接头的外表面设置有第一绝缘层，第一绝缘层用于与气袋内壁上的第二绝缘层热熔接合，且第一绝缘层与第二绝缘层均为塑胶层。该方案通过两绝缘层的热熔接合，使得第一绝缘层与第二绝缘层熔融为一体，从而提高了测试接头与气袋连接的密封性，减小了软包电芯出现漏液或漏气的风险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的软包电芯的测试设备的示意图；

图2为本申请实施例提供的测试接头的立体图；

图3为本申请实施例提供的测试接头与气袋熔合过程的示意图；

图4为图1中A部位的剖视图；

图5为本申请实施例提供的密封套与测试接头连接处的剖视图；

图6为本申请实施例提供的密封套的立体图；

图7为本申请实施例提供的密封套的剖视图；

图8为本申请实施例提供的压力传感器的示意图；

图9为本申请实施例提供的实时监测组件的拓扑结构图。

附图标记：

1-软包电芯；

11-气袋；

2-测试接头；

21-通气孔；

2a-基体部分；

2b-连接部分；

2ba-楔形段；

2bb-第二螺纹段；

3-测试管路；

4-压力传感器；

41-导气接头；

5-密封套；

51-凸台；

52-第一螺纹段；

6-采集变送器；

7-电脑主机；

8-密封胶。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-2所示，本申请提供了一种软包电芯的测试设备，该测试设备用于测试软包电芯1的内压，测定软包电芯1的产气量。该测试设备包括与软包电芯1内部依次连通的测试接头2，测试管路3和压力传感器4等。测试接头2上开设有通气孔21，通气孔21用于与软包电芯1内部连通。

测试接头2的外表面设置有第一绝缘层，第一绝缘层用于与软包电芯1的气袋11内壁上的第二绝缘层热熔接合，以保证测试接头2与气袋11的密封性，第一绝缘层与第二绝缘层均为塑胶层。

该方案通过第一绝缘层和第二绝缘层的热熔接合，使得第一绝缘层与第二绝缘层熔融为一体，从而提高了测试接头2与气袋11连接的密封性，减小了软包电芯1出现漏液或漏气的风险，以使得该测试设备能够准确测定软包电芯1的产气量。

第一绝缘层与第二绝缘层均为塑胶层，两者的材质可以不同，本实施例中，优选第一绝缘层与第二绝缘层为相同材质。相同材质的第一绝缘层和第二绝缘层能够更好的实现热熔接合，以保证熔合后的密封性。例如，塑胶层可以是PP(Polypropylene，聚丙烯)层或EAA(Ethylene Acrylic Acid，乙烯-丙烯酸共聚物)层。

根据一个实施例，以软包电芯1的外包装膜为铝塑膜为例，铝塑膜分为三层，即，内层、外层以及设置在内层与外层之间的铝层。其中，外层为尼龙层，尼龙层可以有效阻止空气尤其是氧的渗透，维持电芯内部的环境。同时，尼龙层也可以保证外包装膜具备良好的形变能力；铝层可以有效阻止空气中水分的渗透，维持电芯内部的环境，且铝层具有一定的强度，能够防止软包电芯1受到损坏；内层为PP层，PP层不会被电芯内有机溶剂溶解、溶胀等，能够实现对电芯内部环境的保护和绝缘，有效阻止内部电解质等与铝层接触，避免铝层被腐蚀。

在对软包电芯1进行封装时，两层铝塑膜的PP层相对，当加热尼龙层时，热量经铝层传递给PP层，PP层受热熔化，并在铝塑膜上施加一定的压力F即可以使相对的两PP层混熔，经过一定时间的相互熔合后冷却，两层铝塑膜的PP层黏结在一起，实现对软包电芯1的封装。

在图2所示的实施例中，测试接头2包括相连接的基体部分2a和连接部分2b，基体部分2a用于设置在气袋11内，且用于与气袋11的热熔接合，连接部分2b用于从气袋11内伸出，与测试管路3连接。其中，基体部分2a与连接部分2b可以分别加工，加工后通过焊接或其它方式连接在一起，本实施例中，连接部分2b与基体部分2a采用一体式结构，测试接头2可以通过机加工等方式一体加工而成，此方式可以减少测试接头2的连接结构，以减小软包电芯1漏气和漏液的风险。

第一绝缘层可以仅设置在基体部分2a与连接部分2b相接的表面上，通气孔21贯穿基体部分2a以及连接部分2b。本实施例中，为了简化表面处理的工艺，可以优选第一绝缘层设置在整个基体部分2a的表面，即基体部分2a的底面和侧面。测试接头2的底面及侧面的第一绝缘层可以防止电解液与铝材质的基体部分2a发生反应，影响电解液的性能。

在图2所示的实施例中，基体部分2a为正方体结构，基体部分2a的厚度大于铝塑膜中铝层的厚度。且基体部分2a优选为铝材质，铝的不透水性能在一定厚度内随厚度的增加而变好，所以在阻隔性能上可不做其它处理。测试接头2的基体部分2a做PP层处理，该PP层形成第一绝缘层需要说明的是，基体部分2a不仅限于采用铝材质，还可以选用其它材质，只要该材质能够满足使用环境的要求即可。

如图3所示，测试接头2上表面的PP层与气袋11上的PP层混熔融合、粘结在一起，图3示出了两者接合过程的示意图。在PP层的热熔焊接过程中，为防止测试接头2底面的PP层熔化而影响测试接头2的化学性能，可以设定用来接触铝塑膜的上封头的温度为铝塑膜封装时的标准温度，以实现气袋11和测试接头2的接合，而与测试接头2的底面接触的下封头则可以不予加热，保持常温，并且，焊接时间可以设置为较一般软包电芯1的封装时间稍长，并将该时间控制在适当范围内，热熔焊接时，上封头与下封头施加气袋11和测试接头2于作用力F。

特别地，在对测试接头2做PP层处理前，应首先对基体部分2a进行脱脂和碱蚀处理，清除基体部分2a表面附着的油污、自然氧化膜及轻微的划擦伤，使基体部分2a露出纯净的金属基体。PP层采用改性PP，底漆选用马来酸，面漆选用高羟基含量、高耐候性丙烯酸树脂加改性树脂，溶剂选用苯类、酮类和酯类的混合溶剂，喷涂工艺选用两涂一烘的方法进行上线喷涂，底材用白油擦拭—吹干—静电除尘—喷底漆—流平—进烘道(60℃～70℃，30min～40min)—下线，喷涂底漆厚度在(5～8)μm，2min后喷涂面漆，喷涂面漆厚度在(30～35)μm。

在上述表面处理的过程中，可以采用铝塑膜表面处理的技术，并将该技术应用到测试接头2表面的PP层处理上，以便于在后续工艺中实现测试接头的PP层与铝塑膜PP层的熔接。在对测试接头2进行设计时，选择合适尺寸的基体部分2a尤为重要，如果基体部分2a的厚度太厚，封装时上封头和下封头的温升不够，测试接头2与铝塑膜的熔接不够充分，反之，如果测试接头2的厚度太薄，测试接头2自身的强度不足，易变形和损坏。

封装用的上封头和下封头的结构设计相对比较简单，可以根据测试接头2与铝塑膜接触部位的尺寸进行设计，但需要说明的是，封装时对上封头的表面光滑度要求较高，且上封头的面积要小于基体部分2a的面积。并且，为了让两者的表面充分接触，需调节热熔接合时的气压，以控制合适的压紧力F，此方案一方面可以保护上封头和下封头，另一方面可以保证基体部分2a与铝塑膜的可靠熔接。

如图2和图4所示，测试管路3连接于连接部分2b远离基体部分2a的一端，较佳地，连接部分2b包括楔形段2ba，楔形段2ba由大端指向小端的方向为楔形段2ba***测试管路3的插装方向，这样，当测试管路3连接在连接部分2b时，楔形段2ba的大端可增加与测试管路3配合的紧密度，防止漏气情况的发生。

进一步，如图5-7所示，该测试设备还包括密封套5，密封套5套装于连接部分2b外，密封套5包括凸台51，凸台51朝向密封套5的中心凸出，凸台51与测试管路3抵接以将测试管路3压紧在楔形段2ba上，如此设置后，密封套5将测试管路3紧紧的固定在连接部分2b上，进一步保证测试管路3与连接部分2b连接的可靠性。

在一个实施例中，密封套5可以以过盈配合的方式与连接部分2b连接，本实施例中，优选密封套5包括第一螺纹段52，连接部分2b包括第二螺纹段2bb，密封套5与连接部分2b通过第一螺纹段52和第二螺纹段2bb螺纹连接，且在两者螺纹连接的行程中，凸台51将测试管路3压紧在楔形段2ba上，上述螺纹连接的方式便于实现密封套5和测试接头2的安装和拆卸，较过盈配合的连接方式更优。

更进一步，如图5所示，密封套5与测试管路3的抵接处还设置有密封胶8，例如，环氧树脂胶、丙烯酸酯胶水等。密封胶8用来固定密封套5和测试管路3，同时，密封胶8还可以防止密封套5与连接部分2b的螺纹连接处发生松动。此外，在密封套5的两端的间隙处还可以涂覆胶水，此可以有效避免测试接头2和密封套5由于加工缺陷导致的漏气和漏液现象。

在图6所示的实施例中，密封套5的外表面做滚花纹处理以实现防滑。图7为密封套5的剖面图，密封套5通过螺纹旋紧到测试接头2的连接部分2b上，通过挤压力消除连接处的间隙，增强连接处的作用力，以避免测试管路3脱落，且保持了连接处的密封状态。

如图7所示，凸台51的最小直径小于楔形段2ba处的最大直径。实际连接中，连接部分2b***测试管路3内，测试管路3的端面超出楔形段2ba的大端，并位于第二螺纹段2bb的上端面处，楔形段2ba的设置使得连接部分2b便于***测试管路3，密封套5与测试接头2通过第一螺纹段52和第二螺纹段2bb咬合旋紧，随着密封套5的逐渐旋紧，开始挤压安装于楔形段2ba上的测试管路3，实现测试管路3和连接部分2b的密封连接。

凸台51挤压楔形段2ba时，测试管路3与测试接头2之间以及密封套5与测试接头2之间产生作用力，当软包电芯1内部的气压增大，气压作用在测试管路3上的径向力增大，从而使得密封套5与测试接头2之间的作用力增大，则测试管路3被更加紧密的固定在测试接头2上。在软包电芯1测试的过程中，测试管路3沿自身延伸方向可承受的最大拉力值相当于密封套5和连接部分2b在完全螺纹锁紧的状态下使两者分离时的力值，由此可知，测试管路3与测试接头2连接处的可靠性较高，出现软包电芯1密封环境被破坏，造成内压测试的失效以及安全事故等后果的风险较低。

下面接合图1和图8说明测试过程和测试方法。测试接头2连通软包电芯1内部和测试管路3，测试管路3中灌注有硅油，测试管路3内硅油两端的气体压强为固定差值，即可测得相应的数值。

例如，导气接头41中气体的压强为P₁，软包电芯1内部压强为P₂，根据力的相互作用原理，硅油与气体接触的两端面所受的力分别为：

F₁＝P₁·S；F₂＝P₂·S；(S为导气接头41的孔的横截面积)

F₂＝F₁+ρgh·S；

∴P₂·S＝P₁·S+ρgh·S；

＝>P₂＝P₁+ρgh；

h为测试时测试管路3内硅油两端面的高度差，同一次测试过程中，h不变，所以ρgh为定值，所以ΔP₂＝ΔP₁，即可测出软包电芯1内压变化量及近似内压值。

由气体压强计算公式：

PV＝n·RT

软包电芯1内部气体体积V已知，测试管路3内灌有硅油，所以整个测试中V基本不变，可看作常量；R为通用气体常量；T为气体温度，其中T可以由温箱实时温度得出。

所以，可以得到软包电芯1的产气量：

(P′₁、T′为电芯内部气体实时的压强和温度，T为测试初始时的温度)。

需要说明的是，测试接头2上开设有通气孔21，由于通气孔21的直径足够小，体积可以忽略不计，测试管路3内的硅油无法通过通气孔21流入软包电芯1内。

由图1可知，本申请依然是在软包电芯1上打孔，但不是简单的打孔直接与测试管道接通，而是通过测试接头2焊接在软包电芯1的外包装膜的内壁上，由测试接头2的通气孔21使连接的两端导通。焊接后测试接头2的底面在软包电芯1的内部，并与软包电芯1的外包装膜形成为一体，直接与电解液接触。

根据电芯的特性，外包装膜应具有以下几个特点：

1)隔离性能强。成品电池处于一定湿度的大气环境中，如果外包装膜有一定的透水性能，空气中的水分子将通过外包装膜进入电芯内部，从而与电解液进行反应，影响电芯性能。

2)热封性能好。聚合物锂离子电池对高温比较敏感，在外包装膜热封强度满足要求的基础上，热封温度越低越好，且需要防止热辐射和热传导对电芯起破坏作用，热封时间应尽可能短。

3)耐化学性强。外包装膜的内层材料既不能被电解液溶解，又不能被电解液溶胀；且电解液在一定情况下会产生酸性极强的氢氟酸，所以内层材料与铝层的粘结层还需不受氢氟酸影响；以免影响电解液的成分比例而影响电芯的性能或影响电芯的密封性能。

综上，为确保该试验不对电芯性能有所影响，且将其作为常用试验对电芯进行试验，因此，本申请提出对测试接头2的基体部分2a做表面处理，即设置第一绝缘层。

本申请中，该测试设备还包括实时监测组件，该实时监测组件用于与软包电芯1内部连通以实时监测软包电芯的内压。

具体地，实时监测组件包括压力传感器4、采集变送器6以及电脑主机7，压力传感器4与软包电芯1内部连通，采集变送器6分别与压力传感器4以及电脑主机7电连接，以将压力传感器4测定的软包电芯1的内压经由采集变送器6输送至电脑主机7。

压力传感器4可以在一定温度范围内(0℃～80℃)有效避免电解液的腐蚀性，经长期耐高温、耐腐蚀性测试验证，读数误差均在允许的范围内，且该压力传感器4的价格低廉，能够与现有的数据采集仪器兼容。

如图8所示，该压力传感器4包括导气接头41，导气接头41直接连接测试管路3，连接处用密封接头和胶水密封锁紧，测试管路3的另一端连接到连接部分2b，连接处用密封套5锁紧并涂抹密封胶8粘接。待胶水和密封胶8在空气中固化后，即可开始软包电芯1的内压测试。该方案相比于直接将孔打在铝塑膜上，测试管道伸入电芯内部而言，测试接头2和测试管路3的贴合度更高，两者间增加了作用力，连接处的间隙更小，加上密封胶8的密封，可以有效地避免长期试验过程中出现漏气、漏液的问题。

与压力传感器4配套使用采集变送器6具有通用性，成本低廉，可以有效节省开发成本。该采集变送器6可以实现在线采集，断电后存储数据待充电后可及时回传到电脑主机7的软件端，有效的解决了现有人工抄数据、记录数据、处理数据的问题，数据可以直接转存到数据库，方便数据平台的调用。

图9为实时监测组件的拓扑结构图。压力传感器4测得软包电芯1的内压后，显示该软包电芯1的内压值，并由采集变送器6将测得的值通过RS485/232通讯接口传到电脑主机7，并由相应的数据采集记录软件记录处理，达到实时监控软包电芯1内压的目的，且可以计算得到软包电芯1在当前时刻的产气量。通过电脑主机7，上述数据可以直接转存到数据库，以方便数据平台的调用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包电芯的测试设备，其特征在于，包括测试接头，所述测试接头上开设有通气孔，所述通气孔用于与软包电芯内部连通，

所述测试接头的外表面设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层用于与气袋内壁上的第二绝缘层热熔接合，且所述第一绝缘层与所述第二绝缘层均为塑胶层。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层的材质相同。

3.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述测试接头包括相连接的基体部分和连接部分，所述基体部分用于设置在所述气袋内，所述连接部分用于从所述气袋内伸出，

所述第一绝缘层设置于所述基体部分与所述连接部分相接的表面，所述通气孔贯穿所述基体部分以及所述连接部分。

4.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，还包括与所述通气孔连通的测试管路，所述测试管路连接于所述连接部分远离所述基体部分的一端，

所述连接部分包括楔形段，所述楔形段由大端指向小端的方向为所述楔形段***所述测试管路的插装方向。

5.根据权利要求4所述的测试设备，其特征在于，还包括密封套，所述密封套套装于所述连接部分外，

所述密封套包括凸台，所述凸台朝向所述密封套的中心凸出，所述凸台与所述测试管路抵接以将所述测试管路压紧在所述楔形段上。

6.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述密封套和所述连接部分均包括螺纹段，所述密封套与所述连接部分通过两所述螺纹段螺纹连接，且在两者螺纹连接的行程中，所述凸台将所述测试管路压紧在所述楔形段上。

7.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述密封套与所述测试管路的抵接处还设置有密封胶。

8.根据权利要求3-7任一项所述的测试设备，其特征在于，所述连接部分与所述基体部分为一体式结构。

9.根据权利要求1-7任一项所述的测试设备，其特征在于，还包括实时监测组件，所述实时监测组件用于与软包电芯内部连通以实时监测软包电芯的内压。

10.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述实时监测组件包括压力传感器、采集变送器以及电脑主机，所述压力传感器与软包电芯内部连通，所述采集变送器分别与所述压力传感器以及所述电脑主机电连接，以将所述压力传感器测定的软包电芯的内压经由所述采集变送器输送至所述电脑主机。