CN216526198U - 全固态电池测试用辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全固态电池测试用辅助装置，用于将负极片、电解质膜以及正极片叠放于一起并形成待测试体以供测试，该全固态电池测试用辅助装置包括支撑体、绝缘体、施压装置及两个引出端，其中绝缘体定位设于支撑体上，绝缘体上设有连通的负极容纳腔和正极容纳腔；施压装置包括顶板组件，顶板组件具有移动顶柱，移动顶柱具有与正极容纳腔或负极容纳腔的横截面面积匹配的顶压端，顶压端可弹性地压紧待测试体并保持；两个引出端彼此绝缘隔离设置，并分别将正极片和负极片的电极引出以供测试。本实用新型的全固态电池测试用辅助装置能够改善顶柱与极片的接触效果，并能防止组装过程中电解质膜与负极片边缘的翘起，而利于提高测试数据的准确性。

Description

全固态电池测试用辅助装置

技术领域

本实用新型涉及动力电池测试技术领域，特别涉及一种全固态电池测试用辅助装置。

背景技术

全固态电池在组装软包电池之前，会使用模具电池筛选材料，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，所以模具电池对于全固态电池，就相当于液态电池研发过程中的扣式电池。

目前，全固态电池表征测试所使用的模具电池，模具两端金属柱直径一致，在测试样品时，电解质膜在绝缘套筒内以电解质干粉压制而成，此种电解质膜较厚(毫米或亚毫米级)，且由于在高压条件下膜压制而成，电解质膜边缘与套筒内壁挤压支撑，无缝接触，正、负极层无论是干粉压制，还是使用湿法涂布冲片而来，组装的模具电池一般在中高压力下均不会短路。

而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，需将干粉压制的电解质膜换成湿法涂布或干法辊压制备的独立电解质薄膜(10-50μm)，在膜两侧分别放入正、负极片，在中、高压力条件下，正、负集流体会发生不规则延展，此时由于用于软包电池的湿法涂布或干法辊压制备的电解质膜很薄，且和绝缘套筒壁间有缝隙，其延展和支撑也不足于完全阻止缝隙产生，高压力下不规则延展的正、负集流体会穿过隔膜边缘与绝缘套筒之间的缝隙接触而导致电池短路，并且此种模具不能组装负极面积大，正极面积小的电池结构。

此外，在全固态模具电池循环测试中，由于电池在充放电过程中负极的膨胀收缩，以及各类副反应，会导致金属极柱与电池两极集流体界面接触变差，甚至锁紧的模具电池出现松动，增加电池测试内阻，导致电池测试结果变差，测试表征失败。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种全固态电池测试用辅助装置，以能够提高电池测试数据的准确性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种全固态电池测试用辅助装置，用于将负极片、电解质膜以及正极片叠放于一起并形成待测试体，以供测试，所述全固态电池测试用辅助装置包括支撑体、绝缘体、施压装置以及两个引出端，其中：

所述绝缘体定位设于所述支撑体上，并于所述绝缘体上形成有与所述负极片匹配的负极容纳腔，以及与所述负极容纳腔连通并与所述正极片匹配的正极容纳腔；所述负极容纳腔用于收容叠放的所述负极片和所述电解质膜，所述正极容纳腔用于***述正极片；

所述施压装置包括位于绝缘体上方的顶板组件，所述顶板组件具有可插装于所述正极容纳腔和所述负极容纳腔两者之一的移动顶柱，所述移动顶柱具有与所述正极容纳腔和所述负极容纳腔两者之一的横截面面积匹配的顶压端，所述顶压端可弹性地作用于所述待测试体上，并在厚度方向上压紧所述待测试体并保持；

两个引出端彼此绝缘隔离设置，并分别与所述正极片和所负极片电接触，而将所述正极片和所述负极片的电极引出，以供测试。

进一步的，所述负极容纳腔的横截面面积大于所述正极容纳腔。

进一步的，所述负极容纳腔和所述正极容纳腔为沿竖直方向形成在所述绝缘体内的阶梯状通孔。

进一步的，所述支撑体上设有下顶柱；所述下顶柱插装于所述正极容纳腔和所述负极容纳腔两者另一中，而使所述下顶柱和所述移动顶柱分别对应顶紧所述待测试体的两侧。

进一步的，所述移动顶柱采用导电材质制成，以形成匹配于所述正极片和所述负极片两者之一的所述引出端。

进一步的，所述下顶柱采用导电材质制成，以形成匹配于所述正极片和所述负极片两者另一的所述引出端。

进一步的，所述顶板组件包括上下布置的上顶板和中间顶板；所述中间顶板与所述上顶板之间设有弹性件；所述移动顶柱设于所述中间顶板的下端面上。

进一步的，所述上顶板和所述中间顶板相对的端面上分别设有导向柱；所述弹性件包括套设于所述导向柱上的弹簧，所述弹簧的一端顶紧于所述上顶板上，另一端顶紧于所述中间顶板上。

进一步的，所述绝缘体的周向上设有多个螺杆，各所述螺杆依次穿过所述支撑体、所述中间顶板和所述上顶板，并与匹配的螺母螺接连接；所述中间顶板可沿所述螺杆的轴向移动，且因所述螺母于对应的所述螺杆上的旋合深度，而使所述上顶板的高度可调。

进一步的，所述螺杆和所述支撑体之间绝缘连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的全固态电池测试用辅助装置，通过设置的支撑体、绝缘体、施压装置及两个引出端，和设置在绝缘体上的正极容纳腔和负极容纳腔，以及设置移动顶柱能够弹性地作用在待测试体上，可使得移动顶柱与电池集流体具有较好的接触效果，而能够改善因电池在充放电过程中膨胀收缩或副反应等导致电池集流体与顶柱接触变差的问题，并能防止组装过程中电解质膜与负极片边缘的翘起，从而能够提高测试结果的准确性。

此外，设置负极容纳腔的横截面面积大于正极容纳腔，以能够对负极大正极小的电池结构进行较好的组装及测试。而将移动顶柱设置在中间顶板上，并在中间顶板和上顶板之间设置弹性件，可使得弹性件的弹力作用在中间顶板上，再通过中间顶板上的移动顶柱作用待测试体上，从而在施力过程能够更均匀更稳定的作用在待测试体上，进而提高电池组装的一致性，以及测试结果的准确性，并且能够多次循环使用，具有使用寿命长的特点。

附图说明

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：

图1为本实用新型实施例所述的全固态电池测试用辅助装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的支撑体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的绝缘体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的绝缘体的剖视图；

图5为本实用新型实施例所述的上顶板的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述的中间顶板的结构示意图；

附图标记说明：

1、支撑体；101、下顶柱；102、安装孔；2、绝缘体；201、正极容纳腔；202、负极容纳腔；3、上顶板；301、导向柱；302、固定孔；4、螺杆；5、螺母；6、弹簧；7、绝缘套；8、中间顶板；801、移动顶柱。

具体实施方式

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。

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。此外，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。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种全固态电池测试用辅助装置，用于将负极片、电解质膜以及正极片叠放于一起并形成待测试体，以供测试。在整体构成上，全固态电池测试用辅助装置包括支撑体1、绝缘体2、施压装置以及两个引出端。

其中，绝缘体2定位设于支撑体1上，并于绝缘体2上形成有与负极片匹配的负极容纳腔202，以及与负极容纳腔202连通并与正极片匹配的正极容纳腔201，负极容纳腔202用于收容叠放的负极片和电解质膜，正极容纳腔201用于收容正极片。

而施压装置包括位于绝缘体2上方的顶板组件，顶板组件具有可插装于正极容纳腔201和负极容纳腔202两者之一的移动顶柱801，移动顶柱801具有与正极容纳腔201和负极容纳腔202两者之一的横截面面积匹配的顶压端，顶压端可弹性地作用于待测试体上，并在厚度方向上压紧待测试体并保持。

两个引出端彼此绝缘隔离设置，并分别与正极片和所负极片电接触，而将正极片和负极片的电极引出，以供测试。

通过如上结构，可使得移动顶柱801与电池集流体具有较好的接触效果，而能够改善因电池在充放电过程中膨胀收缩或副反应等导致电池集流体与顶柱接触变差的问题，并能防止组装过程中电解质膜与负极片边缘的翘起，从而利于提高测试结果的准确性。

其中，需说明的是，移动顶柱801的顶压端的横截面面积与正极容纳腔201或负极容纳腔202的横截面面积匹配，具体是指在保证顶压端能够顺利插装于正极容纳腔201和负极容纳腔202两者之一的前提下，顶压端的外轮廓可与正极容纳腔201和负极容纳腔202两者之一的内壁抵接，比如正极容纳腔201和负极容纳腔202的横截面采用圆形时，顶压端的直径应与正极容纳腔201和负极容纳腔202两者之一的内径相同，如此能够增大顶压端与极片抵接的接触面积。

作为本实施例的进一步改进，本实施例中，负极容纳腔202的横截面面积大于正极容纳腔201，从而能够对负极大正极小的电池结构进行较好的组装及测试。

具体来讲，结合图1至图6所示，其中，本实施例的支撑体1在整体结构上呈圆柱体状，且该支撑体1的中部设有下顶柱101，移动顶柱801和下顶柱101对应插装于正极容纳腔201和负极容纳腔202中，使得移动顶柱801和下顶柱101分别对应顶紧待测试体的两侧。通过在支撑体1上设置的下顶柱101，不仅能够利于绝缘体2于下顶柱101上的插装定位，而且通过下顶柱101用于支撑负极片或正极片，如此也利于与下述的移动顶柱801配合，而提高对叠放于一起的负极片、电解质膜以及正极片的组装效果。

在此需说明的是，本实施例的支撑体1除了采用上述结构形状外，也可采用其他形状，比如矩形或三角形等，另外，在支撑体1上设置与绝缘体2匹配的凹槽，也可以使得绝缘体2定位于支撑体1上，此时，凹槽的底部用于支撑负极片或正极片。

另外，还需说明的是，在具体实施时，该待测试体的负极片所在的一侧可对应下顶柱101，正极片所在的一侧可对应移动顶柱801。当然，也可将待测试体的负极片所在的一侧对应移动顶柱801，正极片所在的一侧对应下顶柱101。此时，需调整移动顶柱801和下顶柱101的直径尺寸以及绝缘体2的安装方向，使得负极片容置在直径较大的负极容纳腔202中，而正极片则容置在直径较小的正极容纳腔201中便可。

为便于描述，下面以绝缘体2的负极容纳腔202所在的一端与下顶柱101插装配合进行描述，此时，为提高电池组装效果，下顶柱101的直径与负极容纳腔202的直径相同，移动顶柱801的直径与正极容纳腔201的直径相同。

本实施例的绝缘体2的一种示例性结构如图3和图4所示，该绝缘体2整体呈圆柱状结构，上述的负极容纳腔202和正极容纳腔201为沿竖直方向形成在绝缘体2内的阶梯状通孔，其中，电解质膜和负极片收容在负极容纳腔202中，正极片收容在负极容纳腔202中。该阶梯状通孔的设置，可使得正极片能够精准的置于电解质膜的中心位置，从而能够保证组装的一致性。

可以理解的是，本实施例中的负极容纳腔202和正极容纳腔201的横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。此时，正极片、负极片与电解质膜的形状也应当适应性的变化，应使得负极容纳腔202和正极容纳腔201分别与对应的正极片和负极片保持匹配便可。

当然，绝缘体2除了采用圆柱状结构外，还可呈长方体状，或者正方体等。具体实施时，绝缘体2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。

本实施例的顶板组件，其具体结构参看图1及图5、图6所示，该顶板组件具体包括上下布置的上顶板3和中间顶板8，其中，中间顶板8与上顶板3之间设有弹性件，上述的移动顶柱801设于中间顶板8的下端面上。

继续参看图1及图5、图6所示，本实施例的上顶板3和中间顶板8在整体上也呈圆柱体状。其中，为便于弹性件的安装，在上顶板3和中间顶板8相对的端面上设有导向柱301，弹性件则优选为套设于导向柱301上的弹簧6，该弹簧6的长度为两个导向柱301长度之和的1.5～2倍，如此可提高弹性力的施加效果，并能够使得中间顶板8相对于上顶板3或支撑体1之间的间距可调。

为便于调整上顶板3的高度，本实施例中，在绝缘体2的周向上设有四个螺杆4，其中，四个螺杆4依次穿过支撑体1、中间顶板8和上顶板3，并与匹配的螺母5螺接连接。其中，中间顶板8可沿螺杆4的轴向移动，并且通过调整螺母5于对应的螺杆4上的旋合深度，而使上顶板3的高度可调节。

具体的，由图1至图6所示，支撑体1上还设有四个安装孔102，四个安装孔102中用于安装下述中的绝缘套7。上顶板3和中间顶板8上对应设有四个固定孔302，通过螺栓上的螺杆4穿过对应的绝缘套7以及固定孔302，并与匹配的螺母5螺接相连，并使得各螺栓底端的头部抵接在支撑体1上，螺母5抵紧在上顶板3上。

作为优选的，上述的四个螺杆4环绕绝缘体2的周向等间距布置，如此有利于提高施力过程中的均衡性及稳定性。当然，可以理解的是，本实施例的螺杆4的数量可根据实际需要进行适应性调整。

本实施例中，移动顶柱801和下顶柱101均采用导电材质制成，以形成匹配于正极片和负极片的两个引出端。如此，可利于外部测试电路的连接。为便于两个引出端的设置，本实施例中的支撑体1和上顶板3及中间顶板8也采用导电材质制成，此时，负极引出端可为支撑体1，而正极引出端可为上顶板3或中间顶板8，由此，更易于实现与外部导电线的连接，其中，外部的导电线可通过鳄鱼夹等结构夹持在支撑体1和上顶板3上。

为进一步提高使用效果，本实施例中，支撑体1和下顶柱101、上顶板3和移动顶柱801均采用高强度合金钢制成，以能够在600Mpa的压强下不弯曲、不溃缩、无变形，而具有较好的使用稳定性。

由于支撑体1和上顶板3均采用导电材质，为防止发生短路，本实施例中，螺杆4和支撑体1之间绝缘连接。具体的，参照图1和图2所示，在支撑体1上的安装孔102中安装有绝缘套7，在装配状态下，绝缘套7构成螺杆4的外壁与安装孔102之间，以及支撑体1和螺栓的头部之间的绝缘分隔。其中，绝缘套7可具体采用聚醚酮、聚四氟乙烯、亚克力等中的任一种，以具有较好的绝缘效果。

在此值得说明的是，本实施例中的螺栓均采用高强度螺栓，以具有较强的刚度。另外，本实施例中螺栓的数量可根据具体的使用需求或是支撑体1及上顶板3的具体形状进行调整。此外，待测试体在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。

本实施例的全固态电池测试用辅助装置在具体使用时，首先，在绝缘套7的负极容纳腔202中分别依次放入电解质薄膜和负极片，再将负极容纳腔202与下顶柱101配合插装。然后再将正极片置入正极容纳腔201中，并在高压强下保压，例如在100～500Mpa压强下保压5～10分钟，以改善界面接触。

接着将绝缘套7安装至安装孔102中，然后安装螺栓，使得螺杆4穿过绝缘套7及固定孔302后经由螺母5拧紧固定。此时，根据实际的需要施加拧紧力，待组装完成后，可通过保压机进行保压。在具体测试时，只需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，以将两个引出端引出进行测试。

本实施例的全固态电池测试用辅助装置，可用于使用湿法涂布或干法辊压制备的独立电解质薄膜(10-50μm)组装半电池或全电池而不发生短路，且能够实现负极大正极小的电池结构(与软包结构一致)，并使得正极片精准放置于电解质膜的中央位置，保证电池组装的一致性，从而能够对负极大正极小的电池结构进行较好的组装及测试。

并且也能够改善顶柱与电池集流体的接触效果，有效防止因压装导致电解质膜与负极片边缘的翘起，进而利于提高电池测试数据的准确性，使得测试数据更接近软包电池，提高表征精度。另外，还能够更多次循环使用，具有较高的使用寿命，同时也能够降低研发过程强度，有效促进全固态模具电池与软包电池数据的一致性，推进了研发速度。

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。

Claims (10)

1.一种全固态电池测试用辅助装置，用于将负极片、电解质膜以及正极片叠放于一起并形成待测试体，以供测试，其特征在于，所述全固态电池测试用辅助装置包括支撑体(1)、绝缘体(2)、施压装置以及两个引出端，其中：

所述绝缘体(2)定位设于所述支撑体(1)上，并于所述绝缘体(2)上形成有与所述负极片匹配的负极容纳腔(202)，以及与所述负极容纳腔(202)连通并与所述正极片匹配的正极容纳腔(201)；所述负极容纳腔(202)用于收容叠放的所述负极片和所述电解质膜，所述正极容纳腔(201)用于***述正极片；

所述施压装置包括位于绝缘体(2)上方的顶板组件，所述顶板组件具有可插装于所述正极容纳腔(201)和所述负极容纳腔(202)两者之一的移动顶柱(801)，所述移动顶柱(801)具有与所述正极容纳腔(201)和所述负极容纳腔(202)两者之一的横截面面积匹配的顶压端，所述顶压端可弹性地作用于所述待测试体上，并在厚度方向上压紧所述待测试体并保持；

两个引出端彼此绝缘隔离设置，并分别与所述正极片和所负极片电接触，而将所述正极片和所述负极片的电极引出，以供测试。

2.根据权利要求1所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述负极容纳腔(202)的横截面面积大于所述正极容纳腔(201)。

3.根据权利要求2所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述负极容纳腔(202)和所述正极容纳腔(201)为沿竖直方向形成在所述绝缘体(2)内的阶梯状通孔。

4.根据权利要求1所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述支撑体(1)上设有下顶柱(101)；

所述下顶柱(101)插装于所述正极容纳腔(201)和所述负极容纳腔(202)两者另一中，而使所述下顶柱(101)和所述移动顶柱(801)分别对应顶紧所述待测试体的两侧。

5.根据权利要求4所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述移动顶柱(801)采用导电材质制成，以形成匹配于所述正极片和所述负极片两者之一的所述引出端。

6.根据权利要求5所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述下顶柱(101)采用导电材质制成，以形成匹配于所述正极片和所述负极片两者另一的所述引出端。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述顶板组件包括上下布置的上顶板(3)和中间顶板(8)；

所述中间顶板(8)与所述上顶板(3)之间设有弹性件；

所述移动顶柱(801)设于所述中间顶板(8)的下端面上。

8.根据权利要求7所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述上顶板(3)和所述中间顶板(8)相对的端面上分别设有导向柱(301)；

所述弹性件包括套设于所述导向柱(301)上的弹簧(6)，所述弹簧(6)的一端顶紧于所述上顶板(3)上，另一端顶紧于所述中间顶板(8)上。

9.根据权利要求7所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述绝缘体(2)的周向上设有多个螺杆(4)，各所述螺杆(4)依次穿过所述支撑体(1)、所述中间顶板(8)和所述上顶板(3)，并与匹配的螺母(5)螺接连接；

所述中间顶板(8)可沿所述螺杆(4)的轴向移动，且因所述螺母(5)于对应的所述螺杆(4)上的旋合深度，而使所述上顶板(3)的高度可调。

10.根据权利要求9所述的全固态电池测试用辅助装置，其特征在于：

所述螺杆(4)和所述支撑体(1)之间绝缘连接。

Images