一种电芯极组耐压检测工装的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯极组耐压检测工装。


背景技术：

2.锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备(如移动电话、数码摄像机和手提电脑)上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。
3.近年来动力电池安全事故频发，电池自燃仍然是导致电动汽车起火事件的最大根源，引发电池自燃的根本原因是电池内部短路。如果电池极片在加工制备时混入金属杂质或在装配过程中产生极片毛刺、引入颗粒异物，那么在电池使用的过程中，极片发生膨胀造成异物受力增大，都有可能在使用中划破电池隔膜，引发电池内部短路，当电池内部短路产生的热量堆积到一定程度后，就会引发电池的热失控，致使动力电池起火。
4.为了预先对毛刺、异物引起电池内部短路的风险进行识别筛选，行业内用耐压测试(即hi-pot)的方法，来筛选内短路风险高的电芯。
5.耐压测试(即hi-pot)是在相互绝缘的部位之间施加并持续一段时间的电压，如果其间的绝缘性足够好，加在上面的电压就只会产生很小的漏电流；反之，如果绝缘层出现缺陷，其漏电电流会超过规定的范围，可以判定不合格。
6.目前，现有锂电行业的通用测短路方法为：在极组入壳周边焊后，在正极、负极间施加短路测试电压，并施加一定压力，识别隔膜的绝缘性能；极组入壳后在正极与壳体、负极与壳体之间施加短路测试电压，识别极组包与电池壳的绝缘性能。
7.由于锂电池在使用过程中存在正、负极膨胀，一般设计要求入壳后半成品电池装配比＜92％，即极组在入壳后，其最外层极片与电池壳体之间存在毫米级的间隙，另外，极组在入壳前，会在极组(包)外包裹一层0.1mm厚pp(聚丙烯)绝缘膜。因此，当极组装入电池壳后，再进行极组的正、负极与壳体之间的短路测试时，由于极片与壳体之间存在毫米级的间隙及存在的0.1mmpp绝缘膜，从而当存在破坏绝缘膜的粒径异物时，现有检测手段对极组与电池壳之间绝缘性能的检测结果通常是检测合格，即无法在存在破坏绝缘材料膜的粒径异物时，准确地检测出极组与电池壳之间的绝缘性能。


技术实现要素：

8.本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种电芯极组耐压检测工装。
9.为此，本发明提供了一种电芯极组耐压检测工装，包括水平分布的下压板；
10.下压板的顶部后侧，设置有垂直支撑架；
11.垂直支撑架的顶部，设置有向前水平突出的直线气缸安装板；
12.直线气缸安装板上，设置有一个直线气缸；
13.直线气缸下侧的输出端，贯穿直线气缸安装板上预留的通孔后，与上压板的顶部固定连接；
14.上压板的底面，设置有第一导电布；
15.下压板在第一导电布正下方的位置，设置有第二导电布；
16.第二导电布的顶面，用于放置需要检测的极组包；
17.极组包，包括极组和电池盖板；
18.极组的正极耳和负极耳，分别与电池盖板上的正极柱和负极柱相连接；
19.第一导电布和第二导电布，均通过一根导线与绝缘测试仪上的正极测试点相连接；
20.下压板在第二导电布的正后方右侧位置，设置有短路测试探针；
21.短路测试探针的一端，用于接触所述电池盖板上的正极柱或者负极柱；
22.短路测试探针的另一端，用于通过一根导线与绝缘测试仪上的负极测试点相连接。
23.优选地，短路测试探针，设置在一个垂直分布的探针安装板的前侧中心位置；
24.探针安装板的后侧，与一个驱动气缸前侧的输出端相连接。
25.优选地，直线气缸安装板在直线气缸的左右两边，分别贯穿设置有一对第一导向杆；
26.每对第一导向杆的顶部，与一个纵向分布的第一导向杆连接块的前后两端相连接；
27.每对第一导向杆的底部，与上压板固定连接。
28.优选地，上压板顶部左右两端，还分别设置有一个第二导向杆固定块；
29.直线气缸安装板在每对第一导向杆的纵向中间位置，分别垂直贯穿设置有一个第二导向杆；
30.第二导向杆的下端，固定连接所述第二导向杆固定块的中部。
31.优选地，压板在第二导电布正后方的左右两侧，分别设置有一个电池盖板固定块；
32.两个电池盖板固定块之间的间隙的前侧，用于放入横向分布的电池盖板。
33.优选地，下压板在第二导电布的正后方，还设置有第一接近传感器；
34.垂直支撑架的前侧，设置有第二接近传感器；
35.第二接近传感器，位于上压板的正上方。
36.由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种电芯极组耐压检测工装，其设计科学，可以在极组的极片(如负极)与电池壳体之间存在异物时，提前发现电芯在使用过程中由于极片膨胀而引起的异物受力增大，进而造成的异物划破正负极间的隔膜或者划破极片与电池壳体间的绝缘层(即绝缘膜)所引发内部短路的隐患，具有重大的实践意义。
附图说明
37.图1为本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装的原理图；
38.图2为本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装，在移开上压板时的结构示意图；
39.图3为本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装，在放入一个极组包的结构示意
图；
40.图4为本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装，在对放入的极组包进行挤压操作时的结构示意图一；
41.图5为本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装，在对放入的极组包进行挤压操作时的结构示意图二；
42.图6为本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装，在完成极组包的测试操作后，进行聚脂薄膜的包裹操作的状态示意图；
43.图中，1为固定座，2为下压板，3导电布，4为第一接近传感器，5为电池盖板固定块；
44.6为上压板，7为直线气缸8为短路测试探针，9为第二接近传感器10为绝缘测试仪；
45.11为极组包，12为聚脂薄膜。
具体实施方式
46.下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
48.在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
50.参见图1至图6，本发明提供了一种电芯极组耐压检测工装，包括水平分布的下压板；
51.下压板2的顶部后侧，设置有垂直支撑架100；
52.垂直支撑架100的顶部，设置有向前水平突出的直线气缸安装板101；
53.直线气缸安装板101上，设置有一个直线气缸7；
54.直线气缸7下侧的输出端(如活塞杆)，贯穿直线气缸安装板101上预留的通孔后，与上压板6的顶部固定连接；
55.上压板6的底面，设置有(如粘贴)第一导电布31；
56.下压板2在第一导电布31正下方的位置，设置有第二导电布32；
57.第二导电布32的顶面，用于放置需要检测的极组包11；
58.极组包11，包括极组111和电池盖板112；
59.极组的正极耳和负极耳，分别与电池盖板上的正极柱和负极柱相连接(例如通过焊接连接)；
60.第一导电布31和第二导电布32，均通过一根导线与绝缘测试仪10上的正极测试点a相连接；
61.下压板2在第二导电布32的正后方右侧位置，设置有短路测试探针8；
62.短路测试探针8的一端，用于接触所述电池盖板上的正极柱或者负极柱；
63.短路测试探针8的另一端，用于通过一根导线与绝缘测试仪10上的负极测试点b相连接。
64.在本发明中，具体实现上，短路测试探针8，设置在一个垂直分布的探针安装板81的前侧中心位置；
65.探针安装板81的后侧，与一个驱动气缸82(具体采用小型的直线气缸)前侧的输出端(如活塞杆)相连接。
66.在本发明中，具体实现上，直线气缸安装板101在直线气缸7的左右两边，分别贯穿设置有一对第一导向杆102；
67.每对第一导向杆102的顶部，与一个纵向分布的第一导向杆连接块103的前后两端相连接；
68.每对第一导向杆102的底部，与上压板6固定连接。
69.具体实现上，上压板6顶部左右两端，还分别设置有一个第二导向杆固定块104；
70.直线气缸安装板101在每对第一导向杆102的纵向中间位置，分别垂直贯穿设置有一个第二导向杆105；
71.第二导向杆105的下端，固定连接所述第二导向杆固定块104的中部。
72.具体实现上，第一导向杆连接块103的中部，在与第二导向杆105顶部相对应的位置，设置有一个通孔，用于让第二导向杆105在上升时通过。
73.在本发明中，具体实现上，下压板2在第二导电布32正后方的左右两侧，分别设置有一个电池盖板固定块5(是绝缘的固定块)；
74.两个电池盖板固定块5之间的间隙的前侧，用于放入横向分布的电池盖板。
75.需要说明的是，电池盖板，放置在两个电池盖板固定块5之间间隙的前侧，即电池盖板只是被两个电池盖板固定块5相对一侧的前侧端所夹紧。
76.在本发明中，具体实现上，下压板2在第二导电布32的正后方，还设置有第一接近传感器4，用于检测第二导电布32顶部是否已将极组包11放置在预设的位置(具体为：实时检测其与极组包11的电池盖板之间的距离，根据该传感器检测到的距离是否小于预设极组包位置放置合格时的间距，判断第二导电布32顶部是否已将极组包11放置在预设的位置)，如果是，发送触发驱动信号给直线气缸7(具体发送给直线气缸的电磁阀)，驱动直线气缸7工作，使得直线气缸7推动上压板6向下移动。
77.在本发明中，具体实现上，垂直支撑架100的前侧，设置有第二接近传感器9；
78.第二接近传感器9，位于上压板6的正上方，用于当直线气缸7推动上压板6向下移动时，实时检测与上压板6顶部之间的距离，当该距离等于预设的试验距离时(该预设的试
验距离根据试验的需求设定，但是要求第二接近传感器9与下压板2顶面之间的固定距离，减去所述第二接近传感器9与上压板6顶部之间的距离和上压板6厚度之和，所获得的差值比极组包11中的极组的厚度更小，例如更小0.1mm，从而能够使得上压板6对极组形成向下的挤压力)，发送停止控制信号给直线气缸7，控制直线气缸7停止工作，即停止推动上压板6向下移动。
79.在本发明中，具体实现上，下压板2的底部，与固定座1的顶部相连接。
80.在本发明中，需要说明的是，绝缘测试仪10是现有技术成熟的公知设备，例如，可以采用维泰克(veertek)智能仪器有限公司生产的品牌为长泩、型号为det-5000的锂电池绝缘脉冲检测仪。绝缘测试仪10的作用是检测极组被压后的最外层隔膜被刺穿后的短路情况。
81.为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面结合一个具体实施例，说明本发明的操作过程和工作原理。
82.实施例。
83.首先，将极组的极耳与电池盖的极柱完成焊接的极组包11放在下压板2的第二导电布32上(可以通过现有的机械手，将极组包11抓取后放到本发明工装上)；
84.然后就，用两个电池盖板固定块5将电池盖板的位置固定，从而固定极组包11；
85.然后，第一接近传感器4接收到检测信号，触发打开直线气缸7的气缸电磁阀，利用直线气缸7使上压板6向下滑动达到图4所示的位置，此时，下压板2和上压板6之间已经根据工艺要求的极组受力大小夹紧极组包11的极组；
86.然后，当上压板6和极组包11均达到图4所示的位置时，第二接近传感器9接收到检测信号，第二接近传感器9发送触发信号给驱动气缸82，短路测试探针8在驱动气缸82的带动下顶住极组包11中电池盖板的负极柱(需要说明的是，根据客户的选择，当极组包翻转放置时，短路测试探针8还可以是顶住极组包11中电池盖板的正极柱)，开始启动绝缘测试仪10，从而启动进行短路测试。
87.由于下压板2和上压板6朝向极组的一侧均贴有导电布，两块导电布(第一导电布31和第二导电布32)均连接至绝缘测试仪10的正极测试点a，短路测试探8与绝缘测试仪10的负极测试点b相连接，当短路测试探针8与极组包11的电池盖板的负极柱相接触时，可以测量出裸的极组(即没有包裹绝缘膜的极组)受到压力的情况下，极组的负极与两块导电布之间的绝缘情况，即模拟测量获得极组的最外层负极与极组所要装入的电池壳体之间的绝缘性能。
88.在绝缘测试后，抽离极组包11(可以通过现有的机械手从本发明工装上抓取移开)，这时候，可以在极组包11的极组111上下两侧面(即大面)包裹上聚脂薄膜12(mylar膜)，从而完成对裸的极组的包裹，形成对对极组包11的外层绝缘保护。
89.对于本发明，基于以上操作，可以无缝衔接测试一个极组包11在入壳前受到预定压力状态下的绝缘情况，可以全寿命地保证电芯在循环膨胀过程中的绝缘性能，以保证车辆的安全。
90.需要说明的是，对于本发明，能够在电芯包膜入壳前，对极组包最外层绝缘特性进行检测，检测方法为：在极组负极(以上实施例采用与极组的负极焊接的电池盖负极柱为测试点)和被测外壳之间(这里采用与极组压紧接触的接地导电布作为外壳)施加高压，在高
压测试同时，通过气缸施加规定要求的压力，如果负极与被测壳体之间的绝缘测试通过，则认为没有异物及绝缘层损坏。如果被测负极最外层隔膜上存在针孔等破损，则绝缘测试失效；或者由于负极最外层存在异物而导致负极与壳体电气间隙太小或绝缘体隔膜被挤压破裂，则绝缘测试失效。因此,本发明的应用，可以在极组的极片(如负极)与电池壳体之间存在异物时，提前发现电芯在使用过程中由于极片膨胀而引起的异物受力增大，进而造成的异物划破正负极间的隔膜或者划破极片与电池壳体间的绝缘层(即绝缘膜)所引发内部短路的隐患。
91.本发明的应用，可以显著提高发现极组的极片(如负极)与电池壳体之间存在异物的能力。
92.与现有技术相比较，本发明提供的电芯极组耐压检测工装，具有如下有益效果：
93.1、本发明首次提出在电池入壳前，增加对极组(包)最外层绝缘特性进行检测，
94.2、本发明用导电布代替被测电池外壳，既能够起到导电的作用，又避免对极组外层造成物理损伤，
95.3、本发明在测试时，通过气缸或伺服电机对电芯施加一定压力，可靠地模拟电池在使用过程中由于极片膨胀所形成的受力环境
96.4、聚脂薄膜12(mylar膜)在检测之后马上包裹，或者在检测过程前已经半包裹，保证电芯在检测后不再有任何短路风险。
97.综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种电芯极组耐压检测工装，其设计科学，可以在极组的极片(如负极)与电池壳体之间存在异物时，提前发现电芯在使用过程中由于极片膨胀而引起的异物受力增大，进而造成的异物划破正负极间的隔膜或者划破极片与电池壳体间的绝缘层(即绝缘膜)所引发内部短路的隐患，具有重大的实践意义。
98.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。