一种试验工装的制作方法

1.本技术涉及到电池检测技术领域，尤其涉及到一种试验工装。


背景技术：

2.电池极片在试制过程中存在一些表观不易发现的缺陷，在面对其风险分析时，需要试制一些电池用于试验验证，但是制作电池然后进行性能验证，不仅电池制备测试周期长，而且物料资金成本较高。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种试验工装，模拟极片在电池实际使用过程中所受到的应力情况对极片和隔膜的性能进行性能验证测试，提高验证效率，降低验证成本。
4.本技术实施例提供了一种试验工装，用于检测极片组的缺陷，所述极片组包括层叠的第一极片、隔膜及第二极片；其特征在于，所述试验工装包括：
5.对盒的两个夹板；所述两个夹板可拆卸的固定连接，且所述两个夹板之间具有与所述极片组密封的腔体；
6.还包括位于所述腔体中，并相对设置的两个固持结构；两个固持结构用以拉伸所述极片组；
7.还包括用于驱动所述两个夹板夹紧所述极片组的施压装置；以及用于向所述腔体内注液的注液孔。
8.在上述技术方案中，通过专门设置检测极片组的工装检测极片组的缺陷，极片组在压合后即可进行检测，无需再制备成电池进行检测，提高了极片组检测缺陷的效率，另外，也降低了检测缺陷的成本。
附图说明
9.图1为本技术实施例提供的试验工装的结构示意图；
10.图2为本技术实施例提供的试验工装的使用状态参考图；
11.图3为本技术实施例提供的第一夹板的俯视图；
12.图4为本技术实施例提供的第一夹板的使用状态参考图。
具体实施方式
13.下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
14.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
15.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中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。
16.为方便理解本技术实施例提供的试验工装，首先说明一下试验工装的应用场景。本技术实施例提供的试验工装用于对电池的极片组进行缺陷检测的领域。当前在检测极片组缺陷时，需将极片组制备成电池后，通过检测电池的性能来检测极片组的缺陷，费时费力，且试验成本较高。为此本技术实施例提供了一种试验工装，以方便对极片组进行检测。下面结合具体的附图以及实施例对其进行详细的说明。
17.首先介绍一下极片组，以便于理解本技术实施例提供的试验工装。极片组包括第一极片、第二极片和隔膜，其中，第一极片、第二极片及隔膜层叠，并且隔膜位于第一极片和第二极片之间。在制备极片组时，第一极片、第二极片及隔膜通过热压固定，组装成极片组。在本技术实施例中，可根据实验的对象来确定第一极片和第二极片。示例性的，当仅需要检测正极片时，可采用第一极片为正极片，第二极片为锂片(锂片作为负极片)；当今需要检测负极片时，可采用第一极片为负极片，第二极片为锂片(锂片作为正极片)；当需要同时检测正极片和负极片时，可采用第一极片为正极片，第二极片为负极片。在具体实验时，可根据需要选择上述示例的不同的方式设置极片组。或者，还可采用其他的方式设置极片组，在本技术实施例中不一一示例。
18.参考图1，图1示出了本技术实施例提供的试验工装的结构示意图。本技术实施例提供的试验工装用于检测极片组的缺陷，该试验工装包括用以承载极片组的主体结构、以及用以将极片组拉伸受力的拉伸机构。下面结合具体的附图对试验工装的各部分分别进行说明。
19.主体结构作为承载极片组的结构，其主要包括两部分：用于夹紧极片组的两个对盒的夹板，以及驱动两个夹板夹紧极片组的施压装置。
20.首先说明一下夹板，本技术实施例提供的夹板的个数为两个，且两个夹板相对设置。为方便描述，将两个夹板分别命名为第一夹板10和第二夹板20。在两个夹板之间设置有用以与极片组密封的腔体，该腔体用以容纳极片组。示例性的，在极片组放置在第一夹板10和第二夹板20之间时，第一夹板10和第二夹板20可分别抵压在极片组上，并在夹板与极片组之间形成密封的腔体。
21.一并参考图2，图2示出了试验工装的使用状态参考图。在装配时，第一夹板10和第二夹板20可拆卸的固定连接，从而方便极片组装入到腔体中。示例性的，极片组在装配时，首先将第一夹板10和第二夹板20拆卸下来，之后将极片组装配在第一夹板10和第二夹板20之间，再将第一夹板10和第二夹板20固定，并使得夹板与极片组之间形成密封。应理解，在图2中为方便示例各部分结构，在第一夹板10和第二夹板20之间留有间隙，以便示例出各部分结构。
22.在第一夹板10和第二夹板20可拆卸连接时，可通过锁紧螺栓70进行固定。示例性的，第一夹板10和第二夹板20在对盒后，可通过穿设的锁紧螺栓70进行固定。当然，也可通过其他的部件将第一夹板10和第二夹板20在对盒后锁定，如通过卡扣进行锁紧固定。
23.另外，其中的一个夹板上还设置有用于向腔体内注液的注液孔。该注液孔可为设置在夹板的通孔，电解液可通过该注液孔注入到腔体中。参考图1中所示，在填充电解液后，整个装置可等效为一个电池结构，第一夹板10和第二夹板20相当于电池的外壳，极片组可相当于电芯。因此，通过本技术实施例提供的试验工装在检测极片组的质量时，可直接进行
检测，无需再将极片组组装成电池进行检测。
24.上述的第一夹板10和第二夹板20采用类对称的结构设置，因此，以其中的第一夹板10为例进行说明。
25.一并参考图3和图4，图3示出了第一夹板的俯视图，图4示出了第一夹板的使用状态示意图。第一夹板10为折弯的板状结构，其包含多个折弯部。示例性的，第一夹板10包括向第二夹板20凸起的折弯结构11，也即在第一夹板10和第二夹板20相对设置时，第一夹板10和第二夹板20设置有相对凸起的折弯结构11，并且该折弯结构11之间形成上述的腔体。
26.参考图1中所示，第一夹板10的横截面形成一个“弓”字形的结构。相对折弯结构11形成一个凸起，从而在第一夹板10相对的两侧形成一个凹陷区域以及一个凸起区域。其中，凸起区域对应夹持极片组的位置。示例性的，折弯结构11包括相对设置的竖直部，以及连接两个竖直部之间的水平部。在具体设置时，竖直部与第一夹板10未折弯的部分连接，水平部外凸在第一夹板10朝向另一第一夹板10的方向外凸，该水平部用以形成与极片组抵压的部分。
27.作为一个可选的方案，为方便观察极片组的检测情况。第一夹板10的材质采用钢化玻璃，从而可透过第一夹板10观察极片组的情况。当然，除上述方案外，还可采用第一夹板10为非透明材质的材质制备，但在第一夹板10上开设观察窗观察极片组的情况。示例性的，第一夹板10可采用钛合金材质或者其他的合金材质。作为一个可选的方案，本技术实施例提供的第一夹板10采用钛合金材质，且第一夹板10的有效承载力30kn。
28.作为一个可选的方案，在腔体的内侧壁设置防腐涂层。也即在第一夹板10和第二夹板20的内侧壁设置涂层，以有效的避免电解液腐蚀。示例性的，在第一夹板10的内侧壁(与第二夹板20相对的内壁)设置有防腐涂层。具体的一种实施方案为：在第一夹板10的内壁设置钎焊铝层，防腐涂层涂覆在钎焊铝层。应理解，该防腐涂层应为可防止电解液腐蚀的涂层，具体可采用与电池的壳体上涂覆的涂层，在此不再赘述。
29.第二夹板20的结构与第一夹板10的结构类似，在此不再详细赘述。对于第二夹板20的材质可采用与第一夹板10的材质相同，也可采用不同。如第二夹板20也可采用透明材质(钢化玻璃)制备，也可采用非透明材质(钛合金或其他的合金)制备而成。
30.此外，在本技术实施例中，可仅其中的一个夹板上设置有观察窗口，也可在两个第二夹板20上设置观察窗口，具体的设置方式可根据需要设定。
31.在第一夹板10和第二夹板20相对设置时，第一夹板10上的折弯结构11与第二夹板20上的折弯结构相对设置，两个水平部之间围成容纳极片组的结构。
32.为方便描述，将第一夹板10和第二夹板20之间围成的空间划分为三个不同的区域。其中，位于两个折弯结构11之间的区域为夹持区域b，位于两个折弯结构11相对的两侧的区域为拉伸区域a。
33.在夹持极片组时，两个折弯结构11夹紧极片组，并与极片组之间形成容纳电解液的空间。在一种可选的方案中，两个夹板相对的内侧壁设置有用于与极片组密封连接的密封胶圈60。示例性的，该密封胶圈60用以密封第一夹板10与极片组之间的间隙，并形成容纳电解液的空间。其中，密封胶圈60为框型结构，从而可在密封极片组时，通过密封胶圈60以及第一夹板10和第二夹板20形成一腔室来容纳电解液。在设置密封胶圈60时，密封胶圈60需耐电解液腐蚀、耐短时高温(600℃、1min)。从而可保证在进行检测时，可保证对极片组的
密封效果。
34.示例性的，第一夹板10上设置的密封胶圈60为第一密封胶圈，第二夹板20上设置的密封胶圈60为第二密封胶圈。第一密封胶圈和第二密封胶圈相对设置，其中第一密封胶圈设置在第一夹板10的折弯结构11的水平部，第二密封胶圈设置在第二夹板20的折弯结构的水平部。
35.在第一夹板10和第二夹板20对盒时，两个密封胶圈60相对对合，并将极片组夹持在两个密封胶圈60之间。在采用上述结构时，通过两个相对的水平部、两个密封胶圈60围成容纳电解液的空间，从而可等效成一个电池结构。方便对极片组进行检测。无需再将极片组制备成电池再进行检测。
36.作为一个可选的方案，在设置密封胶圈60时，密封胶圈60与夹板之间可拆卸的固定连接。示例性的，可在第一夹板10上开设有凹槽，密封胶圈60卡装在凹槽中，或者也可采用密封胶圈60与第一夹板10通过粘接胶粘接的方式固定。同理，第二夹板20上可采用相同的方式与密封胶圈60连接。在采用上述方式时，可根据需要更换密封胶圈60，以在密封胶圈60失效时，可及时更换，保证在试验时的可靠性。
37.在检测极片组时，极片组需要被张紧。为此，本技术实施例提供的试验工装还包括一张紧机构。张紧机构包括位于腔体中，并相对设置的两个固持结构，两个固持结构用于拉伸极片组。示例性的，固持结构可为卷轴。两个固持结构80中至少一个固持结构80可相对第一夹板10及第二夹板20转动并可锁定。
38.在具体设置两个卷轴80时，两个卷轴80分列在折弯结构11相对的两侧。按照位于两个折弯结构11之间的区域为夹持区域b，位于两个折弯结构11相对的两侧的区域为拉伸区域a的划分。两个卷轴80分列在两个拉伸区域a。其中的一个卷轴80可相对第一夹板10固定，另一个卷轴80可相对第一夹板10转动并可锁定。另外，两个卷轴80的轴线平行设置，且两个卷轴80的轴线的长度方向垂直于夹持区域b和拉伸区域a的排列方向。从而使得设置的两个卷轴80可将位于夹持区域b内的极片组100拉伸张紧。
39.在具体设置两个卷轴80时，既可将两个卷轴80设置在第一夹板10，也可将两个卷轴80设置在第二夹板20。但无论设置在第一夹板10还是设置在第二夹板20，其设置法方式均相同。因此，下面以两个卷轴80均设置在第一夹板10上为例进行说明。
40.在设置两个卷轴80时，两个卷轴80分别与第一夹板10连接。两个卷轴80与第一夹板10的设置方式可采用不同的方式。下面分别进行说明。
41.第一种方式，一个卷轴80与第一夹板10的侧壁固定连接，并用于固定极片组100的一端，另一个卷轴80与第一夹板10的侧壁转动连接并可锁定。示例性的，为方便描述，将与第一夹板10固定连接的卷轴80命名为第一卷轴81，与第一夹板10转动连接的卷轴80命名为第二卷轴82。在设置时，第一卷轴81穿设在第一夹板10相对的两个侧壁并与第一夹板10固定连接。第一卷轴81在固定极片组100时，极片组100的一端可通过卡接或者粘接的方式固定在第一卷轴81上。
42.第二卷轴82穿设在第一夹板10相对的两个侧壁，并可相对第一夹板10转动。第二卷轴82在与第一夹板10配合时，第二卷轴82可通过单向的棘轮锁定机构进行锁定，也即第二卷轴82可单向转动，并可锁定到转动的位置。在张紧极片组100时，极片组100的另一端可通过卡接或者粘接的方式或者卷绕在第二卷轴82上，转动第二卷轴82，将极片组100张紧，
并且通过棘轮锁定机构将第二卷轴82锁定，使得极片组100保持锁定的方式。当然，除了上述棘轮锁定机构外，还可通过锁紧螺钉或锁紧螺栓将第二卷轴82锁紧固定，同样也可在第二卷轴82在将极片组100张紧时，将第二卷轴82锁定，从而使得极片组100保持张紧状态。
43.第二种方式，两个卷轴80分别与第一夹板10的侧壁转动连接。在设置两个卷轴80时，两个卷轴80的设置方式可参考第一种方式中的第二卷轴82的设置方式，也即两个卷轴80可通过棘轮锁定机构、锁紧螺钉或锁紧螺栓进行锁紧固定。从而可将极片组100进行张紧。
44.应理解，本技术实施例提供的张紧机构不仅限于上述示例的两个卷轴80的具体设置方式。本技术实施例提供的两个卷轴80还可采用其他的可实施方式替代，在此不再一一列举说明。
45.在张紧机构设置在第二夹板20时，可采用相同的方式，在此不再赘述。
46.本技术实施例提供的张紧机构中的固持结构不仅限于卷轴，还可采用其他的结构，如固持结构为夹持结构(如夹持爪或者夹持夹等)，可通过夹持机构在夹持时将极片组拉伸。或者固持结构还包括用以驱动夹持结构沿极片组长度方向移动的驱动气缸或驱动液压缸。示例性的，第一夹板10上固定有驱动气缸，驱动气缸的活塞杆与夹持结构固定连接。在夹持结构夹持极片组后，通过驱动气缸的活塞杆收缩将极片组拉伸。
47.由上述描述可看出，在本技术实施例中，张紧机构可以是一端夹持，另一端卷轴收卷控制极片张力；或者也可以是两端均通过卷轴收卷控制极片张力；或者还可以是两端均为夹持结构，给予极片拉伸张力。
48.在对极片组100进行张紧时，可仅张紧隔膜，也可同时张紧两个极片及隔膜，在本技术实施例中对此不做具体限定，可根据试验的需要设定不同的张紧方式。
49.继续参考图1和图2，为检测电池的承压能力，该试验工装上还设置有一凸起结构12，该凸起结构12用以抵压在极片组100，用以检测极片组100的结构强度。示例性的，两个夹板相对的内侧壁分别设置有用于抵压在极片组100的凸起结构12。也即在第一夹板10和第二夹板20分别设置有凸起结构12。分别设置在第一夹板10和第二夹板20上的凸起结构12可相对设置，并可在第一夹板10和第二夹板20承受外力时，可挤压极片组100。
50.作为一个可选的方案，凸起结构12设置在折弯结构11位于腔体内的侧壁上。示例性的，第一夹板10的水平部的内侧壁设置有一凸起结构12，对应的，在第二夹板20的水平部的内侧壁也设置以凸起结构12。
51.应理解，在本技术实施例中不限定凸起结构12的个数以及形状。在第一夹板10上可设置有一个、两个、三个、四个等不同个数的凸起结构12。在第一夹板10上的凸起结构12的个数为多个时，多个凸起结构12可间隔排布，以使得凸起结构12可抵压在极片组100的不同区域，从而可检测极片组100不同区域的结构强度。另外，对于凸起结构12的形状，可采用圆锥形、圆台形、圆柱形等不同的形状。
52.设置在第二夹板20上的凸起结构的设置方式可参考设置在第一夹板10上的凸起结构12的形式，在此不再详细赘述。
53.在对极片组100进行检测时，需要给极片组100施加压力。在具体设置时，通过设置的施压装置进行施压，施压装置用于驱动两个夹板夹紧极片组100，以检测极片组100在受到压力时的情况。在具体设置施压装置时，该施压装置包括固定板50以及夹持板30。其中，
固定板50以及夹持板30相对设置，并分列在两个夹板相对的两侧。
54.示例性的，在设置固定板50以及夹持板30时，其中的一个夹板的折弯凹陷区域内设置有支撑该夹板的固定板50；另一夹板的折弯凹陷区域内设置有所述夹持板30。具体的，以第一夹板10的折弯凹陷区域内设置固定板50，第二夹板20的折弯凹陷区域内设置夹持板30为例进行说明。
55.第一夹板10的折弯凹陷区域指代为：第一夹板10在形成折弯凸起时，其背离第二夹板20的一侧形成的凹陷的区域。在设置固定板50时，固定板50可相对第一夹板10固定，并抵压在第一夹板10的折弯凹陷区域内。
56.第二夹板20的折弯凹陷区域为第二夹板20形成折弯凸起时形成的凹陷区域。夹持板30抵压在第二夹板20的折弯凹陷区域内。
57.在设置施压装置时，固定板50为固定结构，夹持板30可相对固定板50移动，以夹持第一夹板10和第二夹板20。在一种可实施的方案中，施压装置还可包括一底座，固定板50固定在该底座上，滑动板滑动装配在底座上并可相对固定板50往返滑动。另外，夹持板30在滑动到设定位置时还可锁定。示例性的，施压装置还包括一丝杠驱动机构，夹持板30与丝杠驱动机构的丝杠通过螺纹连接，在丝杠转动时，可带的用夹持板30相对固定板50移动，并可在移动到设定位置时通过丝杠进行锁定。当然，除上述方式外，还可采用其他的方式，如通过驱动气缸或驱动液压缸同样可通过驱动气缸或驱动液压缸保持夹持板30的锁定。
58.作为一个可选的方案，在对极片组100进行检测时，为了解极片组100的承受压力，本技术实施例提供的实验工装还包括一压力传感器40，该压力传感器40用以检测施加到极片组100的压力。示例性的，该压力传感器40的量程上限为30kn，精度为0.1％fs。该压力传感器40在设置时，可设置在第一夹板10或第二夹板20上，或者也可设置在施压装置上，只需可检测施加的压力即可。
59.在施压装置对两个夹板施压时，设置在两个夹板上的凸起结构12即可抵压在极片组100上，从而可检测在电池收到尖锐物体时，极片组100的受力情况。
60.继续参考图4，在极片组100被检测时，极片组100具有正极耳和负极耳，正极耳和负极耳延伸到密封胶圈60的外侧，并作为电连接结构。在对极片组100检测时，可通过极耳检测极片组100的电性能。
61.在上述技术方案中，通过专门设置检测极片组100的工装检测极片组100的缺陷，极片组100在压合后即可进行检测，无需再制备成电池进行检测，提高了极片组100检测缺陷的效率，另外，也降低了检测缺陷的成本。
62.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本技术工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
63.在本技术的描述中，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”应作广义理解。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技术中的具体含义。
64.以上结合了优选的实施方式对本技术进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本技术进行多种替换和改进，这些均落入本
申请的保护范围内。