[发明专利]一种软包锂离子电池稳定性的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种软包锂离子电池稳定性的测量装置及方法，包括温控室，所述温控室内设有振动台，所述振动台上设有测试平台和待测单元，所述待测单元由2个金属弹簧支撑放置在测试平台上，所述待测单元与充放电控制系统相连。方法包括：在25℃下，对锂离子电池进行充放电循环；设定待测锂离子电池初始载荷压力；分别设置两种测试条件对锂离子电池进行测试。上述技术方案采用自主设计的测试装置，在模拟实际工况的前提下，评估锂离子电池在振动载荷下的循环特性，研究了电池初始载荷压力和振动参数对电池性能稳定性的影响，揭示了软包锂离子电池应力响应对操作条件的敏感性，为高性能高能量密度电池新产品开发提供重要的技术支持。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种软包锂离子电池稳定性的测量 装置及方法。

背景技术

有资料显示，锂离子电池作为新能源汽车和其他电动工具的核心部件，在 实际应用中，锂离子电池使用条件非常复杂，容易受到动态负载的影响，包括 粗糙地面引起的随机振动或者由直升机中特定频率螺旋桨引起的固定正弦振动 等在内的高动态负载，以及充放电过程电极膨胀和热膨胀引起的准静态或低动 态负载，或二者兼而有之。上述操作条件对锂离子电池特别是软包锂离子电池 结构的动力学稳定性评估提出了严格要求。

目前广泛采用硅碳负极材料提高单体电池能量密度，由于硅颗粒嵌锂之后 体积急剧膨胀，导致电池厚度增长，增加模组和模块框架压力，因此电池必须 在夹具支撑下进行循环。

中国专利文献CN110542528A公开了一种“锂离子电池总成振动试验夹具”。 采用了包括安装件和锂电池总成，两个所述安装件的表面依次均匀开设有第一 安装孔，两个所述支撑件的顶部设有凸起边，两个所述支撑件的表面依次均匀 开设有第二安装孔，两个所述支撑件通过设置在下方的底座配合螺栓与设置在 安装件上的第一安装孔固定连接；所述外壳上基体、外壳下基体为一体式与支 撑件固定连接。上述技术方案通过优化振动测试中的夹具改善测试效果的准确 性，但无法有效评估软包锂离子电池在不同机械老化下的稳定性，同时测量条 件与电池的实际使用环境相差很大，具有一定的技术局限性。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案无法有效评估软包锂离子电池在不同机械 老化下的稳定性，且测量条件与电池的实际使用环境相差很大的技术问题，提 供一种软包锂离子电池稳定性的测量装置及方法，采用自主设计的测试装置， 在模拟实际工况的前提下，评估锂离子电池在振动载荷下的循环特性，研究了 电池初始载荷压力和振动参数对电池性能稳定性的影响，揭示了软包锂离子电 池应力响应对操作条件的敏感性，为高性能高能量密度电池新产品开发提供重 要的技术支持。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种软包锂离子电池稳定性的测量装置，包括温控室，所述温控室内设有 振动台，所述振动台上设有测试平台和待测单元，所述待测单元由2个金属弹 簧支撑放置在测试平台上，所述待测单元与充放电控制系统相连。待测单元由2 个金属弹簧支撑放置在测试平台上，需要保证在拉伸和压缩态下均在弹簧的弹 性范围之内。为了节省温控室体积，将电池充放电测试控制系统放于温控室外， 通过电缆线与待测单元相连记录循环过程中电池电化学参数，为了避免对测量 精度的负面影响，选用小于等于待测单元重量0.1％的轻薄化电缆。

作为优选，所述的待测单元包括上夹板和下夹板，所述上夹板和下夹板之 间设有压力探头，所述下夹板下方依次设有锂离子电池、铜导电体和电池支撑 平台，所述锂离子电池连接有温度探头，所述上夹板、下夹板和电池支撑平台 通过螺栓固定连接。上下夹板所用材质为铝，与其他材料相比，铝制夹板一方 面可以提供足够的刚度，另一方面可以提高测试电池的散热性能，使得电池在 充放电循环中温度基本保持不变。在测试过程中电池支撑平台与地面始终保持 平行，测试过程中通过拧紧4个螺栓实现对锂离子电池初始外加压力的调节， 循环过程中的压力变化由压力探头测量得到。