一种电池内短路模拟测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池安全性能评估的技术领域，具体涉及一种电池内短路模拟测试装置。


背景技术：

2.随着锂离子电池应用规模迅速增大，与此同时由于锂离子电池内短路引起的锂离子电池安全事故频频发生。内短路的诱发因素有很多种，例如生产时极片上的毛刺、电池内部绝缘不完全、引入金属杂质、极片析锂枝晶和外力挤压或穿刺撕裂隔膜等。
3.目前国内外关于锂离子电池内短路的模拟手段做过很多研究，电池内短路的模拟主要有三种方法进行模拟。第一种方法是：将电池拆开后在正负极片间放置l型镍片，然后重新封装电池；第二种方法是：在电池电解液中加入金属化合物，通过电化学反应在负极极片表面析出金属枝晶，通过金属枝晶刺穿隔膜形成内短路；第三种方法是：电池正负极极片间放置磁性金属针，然后通过在电池两个表面间施加磁场的方式让磁性金属针刺穿隔膜形成电池内短路。在但实际操作过程中，三种方法都具有很高的难度。第一种方法只适用于小型软包电池，不适用于方形铝壳电池和大型软包电池，且拆解后也易引入其他杂质，造成实验结果的干扰。后两种方法都需要在电池制造阶段进行改造，无法适用于商业化生产的成品电池。
4.目前，现有技术电池内短路模拟测试装置模拟电池内短路过程较为复杂，实现难度较大。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的模拟电池内短路过程较为复杂，实现难度较大的缺陷，从而提供一种电池内短路模拟测试装置。
6.本实用新型提供一种电池内短路模拟测试装置，包括：底座；位于所述底座上的电池承载台，所述电池承载台适于承载电池；刺针，所述刺针在所述刺针的延伸方向上包括连接的第一段和第二段，所述第二段比第一段细；位于所述底座上的驱动单元，所述驱动单元与所述第一段背离所述第二段的一端连接，所述驱动单元适于沿着所述刺针的延伸方向上驱动刺针刺入电池内。
7.可选的，所述第一段在垂直于所述刺针的延伸方向上的截面形状为圆形；所述第二段在垂直于所述刺针的延伸方向上的截面形状为圆形。
8.可选的，所述第一段的直径为3mm-10mm；所述第二段的直径为 0.2mm-2mm。
9.可选的，所述第二段的长度为0.2cm-2cm；所述第一段的长度为 5cm-20cm。
10.可选的，还包括：位于所述电池承载台底部的位置调节单元，所述位置调节单元适于调节所述电池承载台的高度。
11.可选的，还包括：密封件，所述密封件包括相对设置的第一端面和第二端面，第二端面至第一段的距离大于第一端面至第一段的距离，所述密封件中具有自所述第一端面至
所述第二端面贯穿所述密封件的通孔，所述第二段贯穿所述通孔且与所述密封件的内壁表面接触；第一密封胶层，所述第一密封胶层位于密封件的第二端面。
12.可选的，所述密封件包括橡胶密封件。
13.可选的，所述电池的部分表面适于设置的第二密封胶层，所述第二密封胶层适于和所述第一密封胶层粘合。
14.可选的，所述第二端面的面积大于所述第一端面的面积。
15.可选的，所述密封件在密封件的中心轴方向上包括连接的第一子密封件和第二子密封件，所述第一子密封件背离所述第二子密封件的一侧端面为所述第一端面，所述第二子密封件背离所述第一子密封件的一侧端面为所述第二端面，所述第二端面的面积大于所述第二子密封件朝向所述第一子密封件一侧的端面的面积，所述第一子密封件的形状为中空圆柱形。
16.可选的，所述第二端面的面积为0.7cm
2-78.5cm2。
17.可选的，所述第二段包括主体和尖端，所述主体的一端连接所述第一段，所述主体的另一端连接所述尖端，所述主体在垂直于所述主体的延伸方向上的截面形状为圆形；所述尖端为圆锥体。
18.可选的，所述主体的直径为0.2mm-2mm。
19.本实用新型技术方案，具有如下优点：
20.本实用新型提供的一种电池内短路模拟测试装置，包括：底座；位于所述底座上的电池承载台，所述电池承载台适于承载电池；驱动单元适于沿着刺针的延伸方向上驱动刺针刺入电池内。刺针包括连接的第一段和第二段，第一段用于保证刺针的机械强度，第二段在驱动单元的驱动下插入电池内使电池发生内短路，由于第二段比第一段细，第二段刺入电池内部时降低对电池的整体性能的影响，能模拟电池的内短路，对电池安全性能进行评估和验证。本实用新型提供的电池内短路模拟测试装置无需对电池进行拆解，不会引入杂质，且能在电池制造完成之后进行模拟，能适于商业化生产的成品电池。综上，电池内短路模拟测试装置能简单容易模拟电池内短路。
21.进一步，还包括密封件和第一密封胶层，所述第一密封胶层位于密封件的第二端面。由于第二段贯穿所述通孔且与所述密封件的内壁表面接触，这样当通孔外的第二段刺入电池后，通孔内的第二段和密封件的内壁之间没有空间容纳电池中的电解液，避免电池中的电解液沿着通孔的内表面泄漏。其次，由于第一密封胶层用于和电池被刺区域的周围进行粘结，因此当通孔外的第二段刺入电池后，第一密封胶层能阻挡电池中的电解液沿着电池表面泄漏。同时刺针、密封件和第一密封胶层阻止电池外部的空气和水分等进入到电池内部，和电解液、电池极片等发生副反应，避免电解液的分解、电池材料性能的衰减，避免影响内短路电池的充电、充放电或直流电阻等性能进行测试。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型一实施例的电池内短路模拟测试装置的结构示意图；
24.图2为本实用新型一实施例的密封件的俯视图；
25.图3为本实用新型一实施例的密封件沿着图2中切割线a-a的剖面图；
26.图4为本实用新型一实施例的第一密封胶层的位置示意图。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.本实施例提供一种电池内短路模拟测试装置，参考图1，包括：底座100；位于所述底座100上的电池承载台200，所述电池承载台 200适于承载电池500；刺针，所述刺针在所述刺针的延伸方向上包括连接的第一段301和第二段302，所述第二段302比第一段301细；位于所述底座100上的驱动单元400，所述驱动单元400与所述第一段301背离所述第二段302的一端连接，所述驱动单元400适于沿着所述刺针的延伸方向上驱动刺针刺入电池500内。
32.刺针包括连接的第一段301和第二段302，第一段301用于保证刺针的机械强度，第二段302在驱动单元400的驱动下插入电池内使电池发生内短路，由于第二段302比第一段301细，第二段302刺入电池500内部时不会影响电池500的整体性能，能模拟电池500的内短路，对电池500安全性能进行评估和验证。本实用新型提供的电池内短路模拟测试装置无需对电池进行拆解，不会引入杂质，且能在电池制造完成之后进行模拟，能适于商业化生产的成品电池。综上，电池内短路模拟测试装置能简单容易模拟电池内短路。
33.在本实施例中，所述第一段301在垂直于刺针的延伸方向上的截面形状为圆形；所述第二段302在垂直于刺针的延伸方向上的截面形状为圆形；所述第一段301的直径为3mm-10mm，例如3mm、4mm、6mm、 8mm或10mm；所述第二段302的直径为0.2mm-2mm，例如0.2mm、0.4mm、 0.6mm、0.8mm、1mm或2mm。
34.若第一段301的直径小于3mm，则第一段301的强度较弱，测试过程中容易变形，且
对第二段302在电池500插入产生的缺口密封效果较差；若干第一段301的直径大于10mm，则造成原材料的浪费。
35.若第二段302的直径小于0.2mm，则第二段302自身强度不足，插入电池500的难度较大；若第二段302的直径大于2mm，则第二段 302插入电池500降低对电池500的整体性能的影响变小。
36.本实施例中，第一段301和第二段302的材料为钢材，在其他实施例中，第一段301和第二段302的材料可以为其他材料，例如陶瓷材料、陶瓷包覆钢材料或其他复合材料。
37.在本实施例中，刺针是通过把提供的钢棒的一端进行切、削、铣等工艺使钢棒直径变小形成第二段302，未加工部分即为第一段301。
38.在其他实施例中，第二段302和第一段301均可通过切、削、铣等工艺形成。
39.本实施例中，第二段302的长度为0.2cm-2cm，例如：0.2cm、 0.6cm、1cm或1.5cm；所述第一段301的长度为5cm-20cm，例如5cm、 10cm、15cm或20cm。
40.若第二段302的长度小于0.2cm，则可能无法使电池500形成内短路；若第二段302的长度大于2cm，则第二段302可能刺穿多层电池极片，造成电池大面积短路甚至冒烟、起火爆炸等，或穿出电池 500，电池500内的电解液从第二段302穿出电池500的一侧流出，不利于后续对内短路电池的进行充电、充放电或直流电阻等性能进行测试。
41.本实施例中，第二段302包括主体和尖端，所述主体的一端连接所述第一段301，所述主体的另一端连接所述尖端，所述主体在垂直于所述主体的延伸方向上的截面形状为圆形；所述尖端为圆锥体。所述主体的直径为0.2mm-2mm，例如0.2mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm 或2mm。
42.所述尖端的设置可以使第二段302更容易插入电池500中。
43.在本实施例中，还包括：位于电池承载台200底部的位置调节单元，所述位置调节单元适于在垂直于电池承载台200的表面的方向上调节电池承载台200的高度，进而调整电池500的高度，使第二段 302的尖端与电池500的待穿刺的位置在底座100上的高度相同。
44.在本实施例中，为使第二段302更容易插入电池500中，可对电池500的外壳进行预刻蚀，减小第二段302插入电池500中需要穿刺的深度，通过电池承载台200调整电池500的高度，使第二段302的尖端与电池500的预刻蚀的位置在底座100上的高度相同。
45.本实施例中，参考图2至图4，电池内短路模拟测试装置还包括：密封件，所述密封件600包括相对设置的第一端面603和第二端面 604，第二端面604至第一段301的距离大于第一端面603至第一段 301的距离，所述密封件600中具有自所述第一端面603至所述第二端面604贯穿所述密封件600的通孔605，所述第二段302贯穿所述通孔605且与所述密封件600的内壁表面接触；第一密封胶层700，所述第一密封胶层700位于密封件600的第二端面604。
46.在一个实施例中，所述第二端面604的面积大于所述第一端面603的面积。第一端面603面积较大，可附着第一密封胶层700的面积较大，第一密封胶层700对电池500中电解液外漏的密封效果更好。
47.在其他实施例中，第二端面604的面积可以等于或小于第一端面603的面积。
48.本实施例中，所述密封件600的材料包括橡胶密封件，在其他实施例中密封件600可以选择其他材料。
49.在一个实施例中，所述密封件600在密封件600的中心轴方向上包括连接的第一子密封件601和第二子密封件602，所述第一子密封件601背离所述第二子密封件602的一侧端面为所述第一端面603，所述第二子密封件602背离所述第一子密封件601的一侧端面为所述第二端面604，所述第二端面604的面积大于所述第二子密封件602 朝向所述第一子密封件601一侧的端面的面积，第一子密封件601的形状为中空圆柱形。
50.第一子密封件601的形状为中空圆柱形，第一子密封件601相较于第二子密封件602在压力作用下易于压缩变形，第一子密封件601 可辅助调节第二段302插入电池500中的深度。
51.所述第二端面604的面积大于所述第二子密封件602朝向所述第一子密封件601一侧的端面的面积，第二子密封件602可保障对电池 500中电解液外漏的密封效果。
52.在一个实施例中，所述电池内短路模拟测试装置，所述第二端面 604的面积为0.7cm
2-78.5cm2，例如1cm2、10cm2、30cm2或50cm2。
53.在一个实施例中，第一密封胶层700用于和电池500被刺区域的周围直接接触粘结。第一密封胶层700可以为环氧树脂密封胶层或其他材料的密封胶层。
54.在另一个实施例中，电池500的部分表面适于设置的第二密封胶层，所述第二密封胶层适于和所述第一密封胶层700粘合。第二密封胶层位于电池500的待刺入位置的周围。第一密封胶层700为改性胺胶层，在其他实施例中，第一密封胶层700可以为其他胶层；第二密封胶层为环氧树脂，在其他实施实中，第二密封胶层可以为其他胶层。
55.由于第二段302贯穿所述通孔605且与所述密封件600的内壁表面接触，这样当通孔605外的第二段302刺入电池500后，通孔605 内的第二段302和密封件600的内壁之间没有空间容纳电池500中的电解液，避免电池500中的电解液沿着通孔605的内表面泄漏。其次，由于第一密封胶层700用于和电池500被刺区域的周围进行粘结，因此当通孔外的第二段302刺入电池500后，第一密封胶层700能阻挡电池中的电解液沿着电池500表面泄漏。同时刺针、密封件600和第一密封胶层700阻止电池500外部的空气和水分等进入到电池500内部，和电解液、电池极片等发生副反应，避免电解液的分解、电池材料性能的衰减，避免影响内短路电池的充电、充放电或直流电阻等性能进行测试。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。