一种可控温高膨胀锂离子电池测试夹具的制作方法

1.本发明涉及锂离子电池测试技术领域，尤其涉及一种可控温高膨胀锂离子电池测试夹具。


背景技术：

2.锂离子电池作为储能系统中重要组成部分被广泛关注，目前市场上使用的石墨负极材料的理论克容量为372mah/g，硅碳复合材料的理论克容量约为4200mah/g，高出石墨负极10倍有余，硅碳负极材料的高容量完全能满足纯动力汽车动力锂离子电池的能量要求，锂离子电池在投入使用前会经历一系列的电性能以及安全性能等测试，满足指标后方可投入使用。
3.同时硅基锂离子电池充放电过程会产生巨大的材料体积膨胀效应，尤其是软包类的硅基锂离子电池，当硅基锂离子电池充放电发生膨胀时，会引起电芯内部材料发生形变，同时对外部模组结构件造成影响，因此硅基锂离子电池需要在一定的约束力下进行使用。
4.目前，大部分测试会涉及温度的变化，温度范围由低温至高温变化，为了满足测试温度的要求，通常采用测试柜与大型温箱设备配合使用。目标锂离子电池由夹具约束后至于温度环境仓中，其夹板两端散热明显比其他位置大，因此锂离子电池内部温度差异明显，无法保证精确温度下的测试结果，且温箱占地面积大，价格高昂还受限于使用场地。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供了一种可控温高膨胀锂离子电池测试夹具，解决在锂离子电池测试中，夹具不能弹性伸缩适应锂离子电池体积膨胀，大温差时不能便捷调整夹具夹持面的温度，锂离子电池测试温度变化时夹持面温度不能调整，导致锂离子电池内部温度不够平衡，测试结果不够准确的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种可控温高膨胀锂离子电池测试夹具，包括用于夹持锂离子电池侧面的两个夹板，其特征在于：所述夹板包括依次层设的内接触平板、耐高温泡沫棉、加热层、冷却层和外接触平板。
7.作为本发明再进一步的方案：所述加热层外接有加热控制单元，所述冷却层外接有冷却控制单元；所述加热层的热量传递到内接触平板，所述加热层的热量经过冷却层传递到外接触平板。
8.作为本发明再进一步的方案：所述内接触平板、耐高温泡沫棉、加热层、冷却层和外接触平板相互之间粘结组合成型。
9.作为本发明再进一步的方案：所述内接触平板和外接触平板的外侧面光滑平坦，所述内接触平板和外接触平板的材质为厚度为5mm-10mm的不锈钢板或铝合金板。
10.作为本发明再进一步的方案：所述耐高温泡沫棉为有机硅型泡沫棉，所述耐高温泡沫棉密度为250kg/m3-300kg/m3、厚度为2mm-4mm。
11.作为本发明再进一步的方案：所述加热层呈回字形，所述加热层为镁合金板或铝
合金板，厚度为0.5mm-1.5mm。
12.作为本发明再进一步的方案：所述冷却层呈凸字型且中间凸出的部分与回字形加热层中间空区域相对应且相互之间有隔热间隙。
13.作为本发明再进一步的方案：所述冷却层内部布置有冷却管，所述冷却管连接冷却控制单元，所述冷却控制单元控制冷却液在冷却管内循环流动。
14.作为本发明再进一步的方案：所述加热层与加热控制单元之间安装有温度监测器一所述冷却层与冷却控制单元之间安装有温度监测器二，所述温度监测器一和温度监测器二为热电偶。
15.作为本发明再进一步的方案：两个所述夹板的规格、形状一致且两个所述夹板外周尺寸大于夹持的锂离子电池接触面外周尺寸；所述内接触平板与耐高温泡沫棉、加热层、冷却层和外接触平板外周的形状和大小一致。
16.本发明的有益效果：
17.1、本发明在内接触平板与外接触平板之间设置加热层和冷却层，分别调控内接触平板与外接触平板温度，大温差时，可以便捷的调整夹具的相对夹持面，接近不同锂离子电池测试温度，同时内接触平板和外接触平板温度可以调控，满足锂离子电池不同测试温度的要求，可以使锂离子电池在测试时保持内部温度的内部温度的平衡，保证了测试结果的准确性。
18.2、夹板的内部设置耐高温泡沫棉，耐高温泡沫棉弹性伸缩的高膨胀性可以适应锂离子电池温度变化时的体积膨胀效应，夹具的适用类型和温度更广。
附图说明
19.图1是本发明一种可控温高膨胀锂离子电池测试夹具夹板结构示意图，
20.图2是本发明夹板的分解结构图；
21.图3是本发明锂离子电池单体的结构示意图；
22.图4是本发明锂离子电池单体位于夹具中的正视图。
23.a、锂离子电池；10、夹板；11、内接触平板；12、耐高温泡沫棉；13、加热层；131、加热控制单元；132、温度监测器一；14、冷却层；141、冷却控制单元；142、温度监测器二；15、外接触平板。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.如图1-4所示，本发明公开一种可控温高膨胀锂离子电池测试夹具，包括用于夹持锂离子电池a侧面的两个夹板10，夹板10包括依次层设的内接触平板11、耐高温泡沫棉12、加热层13、冷却层14和外接触平板15；。
26.方案中，两个夹板10分别夹持在锂离子电池a两侧，两个夹板10相对面同时为内接触平板11或外接触平板15，两个夹板10的内接触平板11或外接触平板15同时与夹持锂离子电池a表面直接接触。
27.其中，内接触平板11靠近加热层13，受加热层13热传递保持较高的温度，外接触平板15与加热层13之间设置冷却层14，外接触平板15受冷却层14调整后的热传递保持较低的温度，锂离子电池a温差变化大时，可以便捷的调整相对夹持面，例如高温时内接触平板11作为相对夹持面，低温时，可以快速的调整外接触平板15作为相对夹持面。
28.进一步的，加热层13外接有加热控制单元131，冷却层14外接有冷却控制单元141；所述加热层13的热量传递到内接触平板11，所述加热层13的热量经过冷却层14传递到外接触平板15。
29.加热层13受加热控制单元131控制调整内接触平板11温度，冷却层14受冷却控制单元141控制调控外接触平板15温度，实现了对两个夹板10相对面温度变化的控制，可满足锂离子电池a不同温度测试需求，解决了测试柜温控锂离子电池a表面温度不均匀，影响锂离子电池a测试结果的问题。
30.其中，夹板10的内部设置耐高温泡沫棉12，耐高温泡沫棉12可以耐受高温和弹性变形，耐高温泡沫棉12的高膨胀性可以适应锂离子电池a的体积膨胀。
31.进一步的，内接触平板11、耐高温泡沫棉12、加热层13、冷却层14和外接触平板15相互之间粘结组合成型。粘结组合成型使组件相互之间紧密连接，有利于相互之间的热传递，粘结胶可以采用耐高温的硅胶，采用的粘结方式有利于保持内接触平板11和外接触平板15外侧面光滑平坦与锂离子电池a的接触更紧密。
32.进一步的，内接触平板11和外接触平板15的材质为厚度为5mm-10mm的不锈钢板或铝合金板，内接触平板11和外接触平板15采用导热性好的不锈钢板或铝合金板，不锈钢板或铝合金板同时具有较高的强度使夹板10不易变形。
33.进一步的，耐高温泡沫棉12为有机硅型泡沫棉，耐高温泡沫棉12密度为250kg/m
3-300kg/m3、厚度为2mm-4mm。机硅型泡沫棉可以耐高温且密度和厚度适宜，可以适应锂离子电池a体积膨胀变形的需要。
34.进一步的，加热层13呈回字形，加热层13为镁合金板或铝合金板，厚度为0.5mm-1.5mm，冷却层14呈凸字型且中间凸出的部分与回字形加热层13中间空区域相对应且相互之间有隔热间隙。
35.加热层13为装置热源，加热层13的加热可以采用多种方式，例如：可以在镁合金板或铝合金板内部或者贴面设置电加热管、电铝磁板或电铜磁盘的方式加热，发热快且易于控制。
36.冷却层14呈凸字型且中间凸出的部分与回字形加热层13中间空区域相对应，形成一种卡接结构，加热层13与冷却层14相互之间稳定不易错位，冷却层14中间凸出的部分与回字形加热层13中间空区域间隔设置，相互之间用粘结胶填充，可以保持加热层13与冷却层14之间进行热传递的均匀性，利于冷却层14对传递温度的冷却调控，
37.进一步的，冷却层14对温度的调整可以通过多种方式实现，可以在冷却层14内部均匀的布置冷却管，通过冷却管内循环流动的冷却液带走部分热量，冷却液的循环流动可以通过连接液冷机，通过液冷机控制冷却液循环流动的速度，进而实现冷却层14对传递热量的控制。
38.进一步的，加热层13与加热控制单元131之间安装温度监测器一132；，冷却层14与冷却控制单元141之间安装温度监测器二142，温度监测器一132和温度监测器二142采用热
电偶，热电偶可以把温度转换为电信号，将电信号接入控制电路可以实现对加热控制单元131和冷却控制单元141的自动控制，控制电路可以选用plc控制器或单片机，现实中有较多的应用。
39.进一步的，两个夹板10的规格、形状一致且两个夹板10外周尺寸大于夹持锂离子电池a接触面外周尺寸。夹板10大于锂离子电池a接触面尺寸且充分贴靠锂离子电池a接触面，可以使锂离子电池a接触面保持均衡的温度，保持锂离子电池a内部温度平衡，确保测试结果的严谨性和精密性，内接触平板11与耐高温泡沫棉12、加热层13、冷却层14和外接触平板15外周的形状和大小一致。夹持内部形成一个紧密的实体，相互之间热传递更均衡也更易控制。
40.本发明工作原理：本发明通过在夹板10内部设置加热层13和冷却层14，使同一夹板10两侧表面的温度不同且可以控制，两个夹板10相对面成组使用时，大温差的表面温度可以便捷的用于不同锂离子电池a对大温差的要求，调控夹板10表面温度可满足锂离子电池a对不同温度测试需求，锂离子电池a在测试柜测试时表面保持均匀的温度，锂离子电池a的测试更精准，确保了测试结果的严谨性和精密性。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
43.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。