用于圆柱形电池单体的振动测试夹具和振动测试装置的制作方法

1.本技术要求基于2019年12月4日提交的韩国专利申请第10-2019-0159566号的优先权权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
2.本发明涉及能够在圆柱形电池单体的振动测试期间实时确认电极片断开的时间点的振动测试夹具和振动测试装置。


背景技术：

3.近年来，随着对诸如笔记本电脑、摄像机和便携式电话此类便携式电子产品的需求迅速增加以及电动车辆、用于能量存储的存储电池、机器人和卫星的发展，已经积极地进行了对能够重复地再充电的高性能二次电池的研究。
4.目前商业化的二次可再充电电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，锂二次电池与镍类二次电池相比具有显著优势，因为锂二次电池几乎没有记忆效应、充放电自由、自放电率极低并且能量密度高。
5.一般来说，与不能充电的一次电池不同，二次电池是指能够被充电和放电的电池，并且广泛地应用于诸如移动电话、笔记本电脑、摄像机或电动车辆这样的电子设备。特别地，锂二次电池的容量比镍镉电池或镍氢电池的容量大，并且由于单位重量的能量密度高，因此锂二次电池的利用程度迅速提高。
6.锂二次电池主要分别使用锂类氧化物和碳材料作为正电极活性材料和负电极活性材料。锂二次电池包括电极组件和外部材料，在该电极组件中，分别涂覆有正电极活性材料和负电极活性材料的正电极板和负电极板在其间设置有分隔件，该外部材料将所述电极组件与电解质一起密封和储存。
7.另一方面，锂二次电池被制造成各种形状，诸如圆柱形、方形和袋型。在圆柱形二次电池中使用的电极组件包括果冻卷形式的电极组件，该果冻卷形式的电极组件通过如下方式产生：将分隔件片插入通过将活性材料施加到集电器而形成的正电极和负电极之间的空间中，然后进行干燥、辊压和切割，以由此被卷绕。
8.通常，在圆柱形二次电池中，其中负电极片、正电极片和分隔件片被卷绕成圆形的果冻卷被容纳在电池壳体中，而在方形或袋型电池中，通过将负电极片、正电极片和分隔件片卷绕成椭圆形而产生的果冻卷被挤压并压平，然后被容纳在电池壳体中。
9.进一步地，被焊接到电极组件的正电极集电器的正电极引线被电连接到盖组件，并且被连接到顶盖的上端处的突出端子，而被焊接到负电极集电器的负电极引线被焊接到壳体的密封端，使得壳体本身构成负电极端子。所述壳体的材料没有特别限制，并且可以由不锈钢、钢、铝或其等效物中的任一种形成。在电极组件被容纳在壳体中的状态下，注入电解质溶液，并且将盖组件安装在壳体的敞开端上以进行密封，由此完成圆柱形二次电池的组装。
10.另一方面，在运输圆柱形二次电池时，需要承受来自外部的振动特性或安装有圆柱形二次电池的设备的振动特性，因此有必要测试这种振动特性。为此目的，使用了振动测
试夹具，图1示出了传统的振动测试夹具。
11.参考图1，传统的振动测试夹具10由上夹具和下夹具组成，并且上夹具和下夹具中的每个具有能够容纳圆柱形电池单体的凹进槽。因此，传统的振动测试夹具10被设计成通过将圆柱形电池单体1经由所述凹进槽容纳在所述上夹具和下夹具中来执行振动测试。然而，在传统的振动测试夹具中，在施加具有预定模式的振动之后，可以在施加振动之前/之后检查电池的电压或电阻，但是在施加振动期间无法确认电池单体的电特性。然而，在新模式的情况下，有必要在振动测试期间检查电压/电阻数据，因此有必要开发一种用于振动测试夹具和振动测试装置的技术，其能够在振动测试期间实时地监测电池单体的状态。


技术实现要素：

12.技术问题
13.因而，本发明旨在解决上述问题，并且本发明的目标在于提供能够在用于圆柱形电池单体的振动测试期间实时地监测电池单体的电特性的振动测试夹具和振动测试装置。
14.本发明的其他目标和优点可以通过以下描述来理解，并且通过本发明的实施例将被更清楚地理解。还将容易明白，本发明的目标和优点可以通过权利要求中指出的手段及其组合来实现。
15.技术解决方案
16.为了实现上述目标，本发明提供了一种圆柱形电池单体的振动测试夹具，该振动测试夹具包括：主体，该主体被构造成容纳圆柱形电池单体；和连接单元，该连接单元被构造成被电连接到所述圆柱形电池单体的电极端子，其中，所述连接单元包括：连接构件，该连接构件被构造成被电连接到所述电极端子，并且被拉出到所述主体的外部；支撑构件，该支撑构件被构造成支撑所述连接构件；以及固定构件，该固定构件被构造成允许所述支撑构件被固定到所述主体。
17.在本发明的实施例中，所述连接构件由导电材料制成，所述连接构件的一端被连接至所述电极端子，并且所述连接构件的另一端穿过所述支撑构件，由此被拉出至所述主体的外部。
18.在本发明的实施例中，所述固定构件的一端穿过所述支撑构件以被插入所述主体中，由此允许所述支撑构件与所述主体联接。
19.在本发明的实施例中，所述固定构件包括头部单元和柱单元，该柱单元具有螺纹和螺槽，并且所述支撑构件和所述主体分别具有能够插入所述固定构件的联接凹槽。
20.此时，随着通过固定构件的旋转而使得所述固定构件的柱单元穿过所述支撑构件并且被插入到主所述体中，从而所述支撑构件与所述主体联接。
21.在本发明的实施例中，所述联接凹槽的内部设有与所述固定构件的螺槽联接的螺纹。
22.在本发明的实施例中，所述主体包括下夹具和上夹具，该下夹具具有向下凹陷部，该向下凹陷部的尺寸对应于所述圆柱形电池单体的下部的尺寸，该上夹具具有向上凹陷部，该向上凹陷部的尺寸对应于所述圆柱形电池单体的上部的尺寸，并且所述下夹具与上夹具联接。
23.此时，所述向上凹陷部和向下凹陷部中的每一个包括第一开口和第二开口，所述
圆柱形电池单体被插入该第一开口中，该第二开口的形状和尺寸对应于所述连接单元的、在所述第一开口向内延伸的方向上的端部。
24.在本发明的实施例中，所述连接构件包括压缩弹簧或板簧。
25.在本发明的实施例中，所述连接构件的一端被连接到所述圆柱形电池的电极端子，并且所述连接构件的另一端被连接到电压和电阻测量仪器。
26.本发明的振动测试装置包括：所述圆柱形电池单体的振动测试夹具；振动施加单元，该振动施加单元被构造成向所述振动测试夹具施加振动；电压和电阻测量仪器，该电压和电阻测量仪器被构造成被电连接到被容纳在所述夹具中的多个电池单体，以测量所述电池单体的电压和电阻；以及显示单元，该显示单元被构造成显示由所述电压和电阻测量仪器测量出的值。
27.根据本发明所述的用于通过使用所述圆柱形电池单体的振动测试装置来确定电极片的断开的时间点的振动测试方法包括如下步骤：将多个圆柱形电池单体容纳在所述振动测试夹具中；将与所述圆柱形电池单体的电极端子电连接的连接构件拉出到所述振动测试夹具的外部，由此被连接到电压和电阻测量仪器；以及对所述振动测试夹具施加振动，其中，在施加振动的所述步骤中，实时测量振动中的所述圆柱形电池单体的电压或电阻。
28.根据本发明的实施例所述的振动测试方法可以进一步包括如下步骤：根据测量出的电压或电阻值来确定所述电极片的断开的时间点，并且存储关于该时间点的信息。
29.有利效果
30.由于本发明的振动测试夹具能够通过连接单元被电连接到外部的电压和电阻测量仪器以及被安装在所述夹具中的圆柱形电池单体，所以能够在振动测试期间实时监测所述电池单体的电气状态，并且具有能够根据测量出的电压或电阻值来检查所述电极片是否断开以及断开的时间点的效果。
附图说明
31.图1是传统的振动测试夹具的示意图。
32.图2是根据本发明实施例的振动测试夹具的示意图。
33.图3是构成图2的振动测试夹具的连接单元的详细视图。
34.图4是图2的振动测试夹具的分解立体图。
35.图5是示出根据本发明实施例的固定构件的视图。
36.图6是示出根据本发明实施例所述的、连接单元被电连接到圆柱形电池单体的电极端子的状态的视图。
37.图7是示出根据本发明实施例的连接构件的视图。
38.图8是示出根据本发明另一实施例的连接构件的视图。
39.图9是根据本发明实施例的振动测试装置的概念图。
具体实施方式
40.下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为限于普通术语或字典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念以最好地描述其发明。所述术语和词语应被解释为与本发明的技术思想一致的含义
和概念。
41.因而，说明书中描述的实施例和附图中描述的构造仅是本发明的最优选实施例，并不代表本发明的全部技术思想。应理解，在提交本技术时，可能有各种等效物和变体来代替它们。
42.而且，在整个说明书中，当一个元件被称为“包括”一个元件时，应理解，除非另外特别说明，否则该元件也可以包括其他元件。
43.图2是根据本发明实施例所述的振动测试夹具的示意图，并且图3是构成图2的振动测试夹具的连接单元的详细视图。参考附图，根据本发明的圆柱形电池单体的振动测试夹具100包括：主体110，该主体110被构造成容纳圆柱形电池单体；和连接单元120，该连接单元120被构造成被电连接到所述圆柱形电池单体的电极端子，其中，所述连接单元包括：连接构件121，该连接构件121被构造成被电连接到所述电极端子，并且被拉出到所述主体的外部；支撑构件122，该支撑构件122被构造成支撑所述连接构件；以及固定构件123，该固定构件123被构造成允许将所述支撑构件固定到所述主体。
44.在本发明的振动测试夹具中，在执行振动测试时，在一些电池单体中，可能由于因振动引起的冲击而发生电极片的断开。所述振动测试夹具是一种被设计成通过实时测量在振动测试下的电池单体的电阻或电压值来检查所述电极片的断开时间点的夹具。
45.参考图2和图3，所述连接构件121的一端被连接到所述电极端子，所述连接构件121的另一端穿过所述支撑构件122，由此被拉出到所述主体110的外部。
46.此外，使得所述固定构件123的一端穿过所述支撑构件122以被插入所述主体110，由此允许所述支撑构件122与所述主体110联接。具体地，所述固定构件123包括头部单元123a和柱单元123b，该柱单元123b具有螺纹和螺槽，并且所述支撑构件122和主体110分别具有联接凹槽(a)，该联接凹槽(a)能够使得所述固定构件123插入。此时，随着通过所述固定构件123的旋转而使得所述固定构件123的柱单元穿过所述支撑构件122并被插入所述主体110，可以使得所述支撑构件122与所述主体110联接。虽然图中未示出，但是所述联接凹槽(a)的内表面设有能够与所述固定构件123的柱单元123的螺纹和螺槽联接的螺纹和螺槽，并且该螺纹和螺槽位于倾斜方向上，使得通过所述固定构件123的旋转，所述固定构件的柱单元123b能够穿过所述支撑构件122，并被插入所述主体110的联接凹槽(a)中。
47.图4是图2的振动测试夹具的分解立体图。参考图4，构成本发明的振动测试夹具的主体110包括下夹具112和上夹具111，该下夹具112具有向下凹陷部113b，该向下凹陷部113b的尺寸对应于所述圆柱形电池单体的下部的尺寸，该上夹具111具有向上凹陷部113a，该向上凹陷部113a的尺寸对应于所述圆柱形电池单体的上部的尺寸，并且所述下夹具112与所述上夹具111被可拆卸地联接。这里，所述可拆卸地联接结构的意思是：在所述上夹具和下夹具被分离的状态下，所述圆柱形电池单体被容纳在所述夹具中，然后所述上夹具和下夹具彼此联接，使得所述圆柱形电池单体与外部隔离。
48.此外，所述向上凹陷部113a和向下凹陷部113b中的每一个可以包括第一开口114，所述圆柱形电池单体被插入该第一开口114中，使得所述圆柱形电池单体可以通过所述第一开口114被容纳在所述上夹具111和下夹具112中。此外，所述向上凹陷部113a和向下凹陷部113b中的每一个包括第二开口115，该第二开口115的形状和尺寸对应于连接单元120的、在所述第一开口114向内延伸的方向上的端部，使得被电连接到所述圆柱形电池单体的所
述连接单元120通过所述第二开口115被插入，以被固定到所述主体110，由此允许连接构件121通过所述第二开口115被引出到外部。
49.图6示出了构成本发明的连接单元的连接构件121的实施例。参考图6，所述连接构件121穿过所述支撑构件122并且被所述支撑构件122支撑，所述连接构件121的一端被引出所述主体，并且所述连接构件121的另一端与所述圆柱形电池单体1的电极端子物理接触。由于所述连接构件的、被引出到外部的一端被连接到所述电压和电阻测量仪器，因此即使在振动测试期间，也能够通过电连接到所述圆柱形电池单体的连接构件来实时地测量所述圆柱形电池单体的电压和/或电阻。
50.由于本发明的连接构件的材料用于电连接，因此只要连接构件由导电材料制成，则不限于类型。
51.图7是示出根据本发明另一实施例所述的连接构件121的视图。参考图7，所述连接构件121的一端被引出到所述主体的外部，并且与所述圆柱形电池单体的电极端子相接触的另一个端部由压缩弹簧的形状形成。当所述连接构件的另一端是压缩弹簧时，具有防止由于所述振动测试夹具施加的振动引起的冲击而导致所述连接构件与电极端子之间的连接故障的效果。
52.图8是示出根据本发明另一实施例所述的连接构件的视图。参考图8，所述连接构件121的一端被引出到主体外部，并且与所述电极端子相接触的另一个端部被形成为板簧的形状。通过将所述连接构件的、与所述电极端子接触的部分构造成板簧的形式，即使在由振动引起的冲击中，所述连接构件也具有使所述电极端子稳定接地的效果。
53.下文中，将详细地描述本发明所述的振动测试装置。
54.图9是本发明所述的振动测试装置的概念图。参考图9，所述振动测试装置1000包括：圆柱形电池单体的振动测试夹具100；振动施加单元200，该振动施加单元200被构造成向所述振动测试夹具施加振动；电压和电阻测量仪器300，该电压和电阻测量仪器300被构造成被电连接到被容纳在所述夹具中的多个电池单体，以测量所述电池单体的电压和电阻；以及显示单元400，该显示单元400被构造成显示由所述电压和电阻测量仪器测量的值。
55.所述振动施加单元200向本发明的振动测试夹具100施加振动。只要能够施加所述振动测试夹具中指定的振动模式，则所述振动施加单元不受限制。
56.根据本发明的实施例的振动施加单元可以包括至少一个振动体以及保护壳体。所述振动体被构造成使用电能产生振动。所述保护壳体在其内部空间中容纳至少一个振动体。所述振动施加单元可以被固定到所述振动测试夹具的一部分。所述振动施加单元在通过其上表面被固定到所述振动测试夹具的状态下产生具有预定模式的振动。具体地，所述振动施加单元沿着被容纳在所述振动测试夹具中的圆柱形电池单体的宽度方向、长度方向和高度方向中的至少一个方向以规则或不规则的模式振动。此时，在所述振动施加单元中产生的振动模式可以基于通过使用运输圆柱形电池单体的运输手段或者安装在圆柱形电池单体的设备上的振动传感器而被提前收集的数据。
57.所述电压和电阻测量仪器300通过所述连接构件被连接到圆柱形电池单体，并且在施加振动的同时实时测量所述圆柱形电池单体的电压和/或电阻。在振动测试期间，如果所述圆柱形电池单体的电极片由于因振动引起的冲击而断开，则电压和/或电阻会发生变化，因而能够通过测量出的电压和/或电阻值而实时地检查是否已经发生断开以及断开时
间点。
58.所述显示单元400输出由所述电压和电阻测量仪器测量出的电压和电阻。
59.下文中，将详细地描述本发明所述的振动测试方法。
60.本发明的振动测试方法示出了在使用上述振动测试夹具和振动测试装置进行振动测试期间、实时地检查电极片是否被断开以及断开时间点的效果。本发明的振动测试方法包括：步骤(s100)：将多个圆柱形电池单体容纳在振动测试夹具中；步骤(s200)：将与所述圆柱形电池单体的电极端子电连接的连接构件引出到所述振动测试夹具的外部，由此连接到电压和电阻测量仪器；以及步骤(s300)：对所述振动测试夹具施加振动，其中，在施加振动的步骤(s300)中，实时测量振动中的圆柱形电池单体的电压或电阻。
61.容纳圆柱形电池单体的所述步骤是将圆柱形电池单体容纳在所述振动测试夹具中的步骤。参考图2和图3，所述振动测试夹具100包括：主体110，该主体110被构造成容纳圆柱形电池单体；和连接单元120，该连接单元120被构造成被电连接到所述圆柱形电池单体的电极端子，其中，所述连接单元包括：连接构件121，该连接构件121被构造成被电连接到电极端子，并且被引出到所述主体的外部；支撑构件122，该支撑构件122被构造成支撑所述连接构件；以及固定构件123，该固定构件123被构造成允许将所述支撑构件固定到所述主体。如图4中所示，所述主体110包括下夹具112和上夹具111，该下夹具112具有向下凹陷部113b，该向下凹陷部113b的尺寸对应于所述圆柱形电池单体的下部的尺寸，该上夹具111具有向上凹陷部113a，该向上凹陷部113a的尺寸对应于所述圆柱形电池单体的上部的尺寸，并且所述下夹具112与上夹具111可拆卸地联接。所述圆柱形电池单体通过所述向上凹陷部和向下凹陷部被容纳在所述上夹具和下夹具中，并且所述上夹具和下夹具彼此联接，由此将所述圆柱形电池单体与所述夹具的外部隔离。此时，所述圆柱形电池单体的电极端子将被存储为与所述连接单元120的连接构件121相接触。
62.之后，被引出到所述振动测试夹具的外部的连接构件121被连接到所述电压和电阻测量仪器300。通过已知方法进行与所述连接构件和电压与电阻测量仪器的电连接。
63.之后，与所述振动测试夹具的一部分联接的振动施加单元300被操作，从而将预定模式的振动施加到所述振动测试夹具，由此执行振动测试。所述夹具中的圆柱形电池单体通过施加恒定幅度和频率的振动而发生振动，并且在具有缺陷电极片或焊接不良问题的圆柱形电池单体的情况下，电极片可能断开。本发明的振动测试方法在施加振动期间实时测量所述圆柱形电池单体的电压或/和电阻，并且基于测量出的电压和/或电阻值来确定所述电极片是否断开或电极片断开的时间点。此外，根据本发明的振动测试方法进一步包括根据测量出的电压或电阻值来确定所述电极片断开的时间点并存储关于该时间点的信息的步骤，由此表现出能够将由于振动引起的电极片的断开时间点单独转换成用于多个圆柱形电池单体的数据的效果。