纽扣电池夹持机构及电池测试装置的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种纽扣电池夹持机构及电池测试装置。

背景技术：

锂离子电池具有充电效率高、使用寿命长等显著优点，在电子产品等领域中应用广泛。在研究开发锂离子电池材料时，通常将电池制备成纽扣半电池(型号为cr2032、cr2025等)，对其进行电化学性能表征，分析评估材料性能。

目前常用测试设备上提供的测试接头均为鳄鱼夹或与其相似的夹具，存在一定的缺点。中国专利一种锂电池夹具，其结构类似于鳄鱼夹式装置，是目前测试设备上通用的装置，其包括上夹板、卡簧、上支座、上触板、上萼片、下萼片、下触板、下支座、活动轴和下夹板，上支座设置在上夹板上，下支座设置在下夹板上，上支座与下支座通过活动轴连接，卡簧嵌套在活动轴上，设置在上夹板与下夹板之间，上触板设置在上夹板的前端，下触板设置在下夹板的前端，上触板与下触板相匹配，上萼片设置在上触板的前端，下萼片设置在下触板的前端，上萼片与下萼片相匹配。该装置存在2个问题：一是夹紧的程度并不可控，不同厚度电池受到的卡簧给予的夹紧力不同，进而可能影响测试结果，产气严重的电池还可能从夹具上迸裂弹飞，有安全隐患；二是夹具绝缘片表面的波浪纹增加摩擦系数防止电池滑脱，但同时电池表面残余电解液有可能在波浪纹中堆积且不易清理，导致电池的接触不良，影响测试结果。此外该夹具的负极柱在同侧，在倾斜时有同时接触导电介质的可能，存在短路隐患。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型实施例的目的是提供一种纽扣电池夹持机构及电池测试装置，以解决现有技术中鳄鱼夹式装置存在的测试结果不准和安全隐患的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种纽扣电池夹持机构，包括：第一盖体和第二盖体，所述第一盖体内构造有用于容纳纽扣电池的电池槽，所述第一盖体与所述第二盖体相对扣合设置，且通过紧固件可拆卸连接。

其中，还包括弹性件，所述弹性件设于所述第一盖体与所述第二盖体之间。

其中，所述紧固件包括螺杆和螺母，所述螺杆沿所述第一盖体的轴向设置，且所述螺杆的部分突出于所述第一盖体的表面并朝向所述第二盖体，所述第二盖体设有与所述螺杆相适配的定位通孔，所述螺杆穿过所述定位通孔后与所述螺母啮合连接。

其中，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述螺杆的外周侧，且所述弹簧的一端固定于所述第一盖体，另一端朝向所述第二盖体。

其中，所述螺杆的个数至少为两个，且所述螺杆沿所述第一盖体中心对称设置。

其中，所述螺杆沿轴向构造有平面，且在所述平面上沿轴向标有刻度。

其中，所述电池槽的深度取值范围为15微米至25微米，直径取值范围为20微米至30微米。

本实用新型实施例还公开了一种电池测试装置，包括：第一导电极、第二导电极和如本实用新型实施例的纽扣电池夹持机构，所述第一导电极贯穿所述第一盖体，且伸入所述电池槽内部，所述第二导电极贯穿所述第二盖体，并朝向所述电池槽内部。

其中，所述第一盖体和所述第二盖体均为绝缘盖体。

(三)有益效果

本实用新型实施例提供的一种纽扣电池夹持机构及电池测试装置。夹持机构可通过第一盖体和第二盖体的扣合设置将纽扣电池固定于电池槽内，并通过紧固件调节第一盖体与第二盖体之间的距离，提供多种厚度规格的纽扣电池的夹持功能，避免因夹持力过大导致电池失效或夹持力过小导致电池脱落的后果；第一盖体、电池槽与第二盖体为平面，残留的电解液容易清理。该电池测试装置，通过外部的测试设备的正极与第一导电极连接，测试设备的负极与第二导电极连接，在纽扣电池的正、反两侧进行测试，避免了第一导电极和第二导电极接触断路的隐患。本实用新型的电池测试装置结构简单，操作方便，安全性高，测量精准。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种电池测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例第一盖体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例第二盖体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例螺杆的结构示意图。

附图标记：

1：螺杆；2：螺母；31：第一导电极；32：第二导电极；4：电池槽；5：第一盖体；6：第二盖体；7：定位通孔；8：弹簧；9：刻度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

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。

如图1至图4所示，本实用新型实施例公开了一种纽扣电池夹持机构，包括：第一盖体5和第二盖体6，第一盖体5内构造有用于容纳纽扣电池的电池槽4，第一盖体5与第二盖体6相对扣合设置，且通过紧固件可拆卸连接。

具体地，第一盖体5和第二盖体6的外形均为圆柱体，电池槽4为中空，形状为圆柱形槽，紧固件可以为各种螺纹紧固件或其它类型紧固件等。将纽扣电池放入第一盖体5的电池槽4内，将第二盖体6扣合在第一盖体5上，并通过紧固件将第一盖体5和第二盖体6固定好，可通过紧固件来调整第一盖体5和第二盖体6之间的距离，以适应不同厚度规格的纽扣电池，避免因夹持力过大导致电池失效或夹持力过小导致电池脱落的后果。并且由于紧固件的紧固作用，在测试过程中，可减少电池厚度方向的膨胀，即使最终胀气开裂也不会脱离该夹持结构，降低了安全隐患。

进一步地，本实施例中因不需要纹路来增加摩擦力，所以第一盖体5、电池槽4和第二盖体6的表面均为平面，有利于擦拭和清理。

本实用新型实施例提供的一种纽扣电池夹持机构。该夹持机构可通过第一盖体5和第二盖体6的扣合设置将纽扣电池容纳于电池槽4内，并通过紧固件调节第一盖体5与第二盖体6之间的距离，提供多种厚度规格的纽扣电池的夹持功能，避免因夹持力过大导致电池失效或夹持力过小导致电池脱落的后果；第一盖体5、电池槽4与第二盖体6为平面，残留的电解液容易清理。

其中，还包括弹性件，弹性件设于第一盖体5与第二盖体6之间。本实施例中通过在第一盖体5和第二盖体6之间设置弹性件，可根据弹性件的长度变化来判断纽扣电池膨胀产生的力。具体地，如需要测定电池膨胀产生的力，首先将纽扣电池放置于电池槽4内，第一盖体5和第二盖体6扣设设置(不使用紧固件紧固或使用紧固件但不提供轴向的紧固力，即在对应实施例中不拧螺母2或拧入螺母2但不拧紧，在循环过程中螺母2不提供轴向紧固力)，并使得纽扣电池的底面通过电池槽4顶住第一盖体5，顶面顶住第二盖体6，此时为自然状态；当进行充放电循环测试或者热力学等测试时，此时电池膨胀，纽扣电池的顶面向上顶起第二盖体6，此时弹性件伸长的距离可由胡克定律来计算纽扣电池在该过程中的膨胀力。本实施例中的弹性件可采用各种类型的螺旋弹簧或其他弹性部件。

其中，紧固件包括螺杆1和螺母2，螺杆1沿第一盖体5的轴向设置，且螺杆1的部分突出于第一盖体5的表面并朝向第二盖体6，第二盖体6设有与螺杆1相适配的定位通孔7，螺杆1穿过定位通孔7后与螺母2啮合连接。本实施例中，通过螺杆1和螺母2作为紧固件以实现第一盖体5与第二盖体6两者的可拆卸连接。具体地，本实施例中的定位通孔7并不是螺纹孔，其位置与螺杆1的位置相对，且定位通孔7的直径略大于螺杆1的外径，使得螺杆1能够顺利穿过定位通孔7。

进一步地，弹性件为弹簧8，弹簧8套设于螺杆1的外周侧，且弹簧8的一端固定于第一盖体5，另一端朝向第二盖体6。具体地，本实施例中的弹簧8的直径大于定位通孔7的直径，保证螺杆1穿过定位通孔7时，弹簧8是无法穿过定位通孔7的，弹簧8抵触于第一盖体5和第二盖体6之间。

进一步地，螺杆1的个数至少为两个，且螺杆1沿第一盖体5中心对称设置。可以理解的是，定位通孔7的个数与螺杆1的个数一致，并沿第二盖体6中心对称设置，本实施例可利用扳手旋转螺母2，使其加压一致，保证电池受力均匀，避免虚接。如图1至3所示，本实施例可采用两根螺杆1，两个定位通孔7对称布置的方式。

其中，螺杆1沿轴向构造有平面，且在平面上沿轴向标有刻度9。如图4所示，根据上述实施例，由于弹簧8套设于螺杆1的外周侧，在本实施例中，可利用具有刻度9的螺杆1来观察弹簧8的形变量，进而方便利用胡克定律来计算电池膨胀力。具体地，螺杆1上的刻度9由第一盖体5的表面开始以“0”刻度或其他整数刻度开始标记。通过观察螺杆1上的刻度9，即可得到螺母2旋入螺杆1的长度，可以保证在利用扳手旋转螺母2时，不同厚度规格的电池在测试时受到的夹持力相同，保证测试条件一致，减少实验误差。

其中，电池槽4的深度取值范围为15微米至25微米，优选为20微米；直径取值范围为20微米至30微米，优选为25微米。这种尺寸的电池槽4可适用于大多数的纽扣电池，根据实际需要，可设计任意深度和直径尺寸的电池槽4，保证符合实际纽扣电池的尺寸。

本实用新型还公开了一种电池测试装置，包括：第一导电极31、第二导电极32和如上述实施例的纽扣电池夹持机构，第一导电极31贯穿第一盖体5，且伸入电池槽4内部，第二导电极32贯穿第二盖体6，并朝向电池槽4内部。

具体地，本实施例中的第一导电极31和第二导电极32均采用导电材料制成，优选为铜。第一导电极31的一端深入电池槽4内与纽扣电池的正极(或负极)接触，另一端与测试设备的正极(或负极)连接，第二导电极32的一端与纽扣电池的负极(或正极)接触，另一端与测试设备的负极(或正极)连接。本实施例中的第一导电极31和第二导电极32可以为柱状，优选为长方体，方便由正极(或负极)鳄鱼夹(或其他夹具)夹住固定，即可进行各种测试。

进一步地，第一导电极31和第二导电极32的端面均为平面，方便清理电解液残留锂盐，减少测试误差。第一导电极31和第二导电极32的端面尺寸小于电池的直径，可避免电池脱离导电区域造成虚接，减少测试误差。第一导电极31和第二导电极32的端面为平面，在不超过压力范围内的加压过程不会破坏电池。

本实用新型公开的电池测试装置，通过外部的测试设备的正极与第一导电极31连接，测试设备的负极与第二导电极32连接，在纽扣电池的正、反两侧进行测试，避免了第一导电极31和第二导电极32接触断路的隐患。本实用新型的电池测试装置结构简单，操作方便，安全性高，测量精准。

其中，第一盖体5和第二盖体6均为绝缘盖体，优选为有机玻璃盖板，避免在测试过程中因为第一盖体5和第二盖体6导电而影响测试结果。

基于上述实施例的电池测试装置进行以下测试：

1、装配好一只锂离子纽扣电池，分别在一台蓝电测试系统的8个通道上测试，开路电压分别为2.958v(伏特，以下简称：v)、2.886v、3.011v、2.965v、2.899v、3.157v、3.002v、2.955v。将该电池放入第一盖体5的电池槽4中，将弹簧8套在螺杆1上，螺杆1穿出定位通孔7，使用螺母2与螺杆1的配合紧固将第一盖体5与第二盖体6固定，使用扭力扳手拧紧螺母2，压缩弹簧8，调整两个螺母2的力矩一致，纽扣电池分别与正反两侧的第一导电极31和第二导电极32紧密接触。将蓝电测试系统的正、负极鳄鱼夹分别夹在对应电极侧的第一导电极31和第二导电极32，电池的开路电压分别为2.964v、2.905v、2.974v、2.955v、2.932v、2.977v、2.958v、2.960v。

2、装配好不同厚度的锂离子纽扣电池，分别将电池放入第一盖体5的电池槽4中，将弹簧8套在螺杆1上，螺杆1穿出定位通孔7，使用螺母2与螺杆1的配合紧固将第一盖体5与第二盖体6固定，使用扭力扳手拧紧螺母2，压缩弹簧8，调整两个螺母2的力矩一致，调整每只电池的螺母2的力矩一致，纽扣电池分别与正反两侧的第一导电极31和第二导电极32紧密接触，不同厚度的纽扣电池受到的外力一致，减少实验误差。循环后电池固定在测试装置中，减少安全隐患。

3、装配好不同电极材料制备的锂离子纽扣电池，各电池的封装压力一致。材料a电池(未使用本实施例的电池测试装置)循环前厚度为32.5mm(以下数据均使用数显螺旋测微仪测试3次取平均值)，循环5周后厚度为32.5mm，循环10周后厚度为32.8mm，循环20周后厚度为32.9mm，循环30周后厚度为33.0mm。材料a电池循环前厚度为32.6mm，使用本实施例的电池测试装置循环30周后厚度为32.6mm。材料b电池(未使用本实施例的电池测试装置)循环前厚度为32.1mm，循环5周后厚度为32.4mm，循环10周后厚度为32.5mm，循环20周后厚度为32.6mm，循环30周后厚度为32.8mm。材料b电池循环前厚度为32.2mm，使用本实施例的电池测试装置循环30周后厚度为32.2mm。可见，本实施例的电池测试装置可有效避免锂离子纽扣电池在循环过程时的膨胀。

4、装配好锂离子纽扣电池，将电池放入第一盖体5的电池槽4中，将弹簧8套在螺杆1上，螺杆1穿出定位通孔7，第一盖体5和第二盖体6扣设设置(不使用紧固件紧固或使用紧固件但不提供轴向的紧固力，即本实施例中不拧螺母2或拧入螺母2但不拧紧，在循环过程中螺母2不提供轴向紧固力)，并使得纽扣电池的底面通过电池槽4顶住第一盖体5，顶面顶住第二盖体6，此时为自然状态。纽扣电池与正反两侧的第一导电极31和第二导电极32紧密接触。电池在测试装置中进行循环，如循环过程中发生剧烈膨胀，弹簧8推动第二盖体6向上移动，可根据第二盖体6在螺杆1上刻度示数的变化观测电池膨胀程度。更进一步，可以根据胡克定律通过弹簧8的伸长变化量来估算电池膨胀产生的力。

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。