電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法
【專利摘要】電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法，涉及電池安全測試【技術(shù)領(lǐng)域】。電池厚度變化檢測裝置，包括彼此平行布置的用于裝載單晶硅膜片的上板和用于放置電池的底板，上板和底板通過連接件使其相對位置固定，并使單晶硅膜片和電池毫無壓力的接觸，單晶硅膜片通過引線與外部電路連接。本發(fā)明的電池厚度變化檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，它改變了傳統(tǒng)中用卡尺測量電池厚度的局限性，而是通過單晶硅膜片受不同程度的擠壓后發(fā)生的晶格結(jié)構(gòu)的變化和電阻的變化，進(jìn)而測量出電池厚度的變化情況，使用這一裝置有效解決了常規(guī)測量裝置精度不高，不能實(shí)時監(jiān)測的問題，簡化了測量過程的操作，大大減少了常規(guī)操作引入的誤差。
【專利說明】電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池安全測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衡量電池的基本性能指標(biāo)，除了容量，內(nèi)阻，電壓和功率外，厚度也是影響電池性能的一個重要指標(biāo)。隨著鋰離子電池廣泛而快速的發(fā)展和電子、交通工具輕便化的發(fā)展，厚度較薄的電池越來越受到人們的重視和關(guān)注。目前，由于電子器件的精準(zhǔn)化，對電池厚度測量的精確度也要求的越來越高。如果電池厚度測量的不準(zhǔn)確，電池的實(shí)際尺寸會和相關(guān)設(shè)備不吻合，導(dǎo)致電池的報(bào)廢和資源的浪費(fèi)。同時，電池在使用的過程中，受外界溫度，機(jī)械損傷，循環(huán)次數(shù)等因素的影響，電池出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象，電解液與活性材料的反應(yīng)，內(nèi)部氣體的產(chǎn)生都會造成電池厚度的增加，影響電池的運(yùn)行，從而為電池的使用和存儲帶來安全隱患。因此對在不同使用環(huán)境中的電池進(jìn)行厚度監(jiān)測，可以對電池的安全使用和設(shè)計(jì)優(yōu)化具有很好的指導(dǎo)作用，對電池日歷壽命的預(yù)測和健康管理制度的建立提供很好的數(shù)據(jù)支撐。
[0003]目前測試電池厚度的方法主要是使用卡尺進(jìn)行測量，這樣使得在做測試的過程中不能對電池的厚度變化進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，而且這種機(jī)械性的測量得到的數(shù)值誤差也比較大，因此開發(fā)新的厚度測量裝置勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種電池厚度變化檢測裝置，包括彼此平行布置的用于裝載單晶硅膜片的上板和用于放置電池的底板，所述上板和底板通過連接件使其相對位置固定，并使單晶硅膜片和電池毫無壓力的接觸，所述單晶硅膜片通過引線與內(nèi)阻儀連接，所述內(nèi)阻儀通過差動放大器與單晶硅膜片的內(nèi)阻連接，所述單晶硅膜片的內(nèi)阻由依次串聯(lián)的4個電阻Rl?R4構(gòu)成，電阻Rl、R3之間的連接點(diǎn)與差動放大器的負(fù)極輸入端連接，電阻R2、R4之間的連接點(diǎn)與差動放大器的正極輸入端連接，電阻R1、R2之間的連接點(diǎn)與電源連接，電阻R3、R4之間的連接點(diǎn)接地。
[0006]本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)施:
所述單晶硅膜片呈圓形片狀，安裝在上板朝向底板一側(cè)的中部。
[0007]所述單晶硅膜片的引線為兩根，且沿其圓心對稱排布，并貫穿上板的板面延伸至上板的上部。
[0008]所述連接件設(shè)為四個沿單晶硅膜片的圓心對稱排布的螺桿，所述螺桿的桿身貫穿上板并旋入設(shè)于底板上的安裝孔中。
[0009]基于上述電池厚度變化檢測裝置對電池厚度變化的安全檢測及判斷方法，包括如下步驟:
1)、將電池安裝在底板上，通過連接件將上板和底板固定，使單晶硅膜片和電池之間毫無壓力的接觸，此時，電池本身的厚度記為X，設(shè)定電池形變量為O;
2)、當(dāng)電池經(jīng)誘發(fā)發(fā)生形變時，通過單晶硅膜片會反映出電池厚度的形變量，記錄為X1, Xi=k*R，其中，k是單晶硅膜片內(nèi)阻變化對應(yīng)電池厚度變化的系數(shù)，R為內(nèi)阻儀示數(shù)；
3)、電池安全的判斷:
當(dāng)(X+XJ /X的大小出現(xiàn)波動時，以變化的最終值作為判斷依據(jù)；
當(dāng)(X+XJ/X <1.05時，判斷電池處于安全使用狀態(tài)；
當(dāng)1.05≤[(X+X^/X] ( 1.2時，且該值在不斷的增加，可判斷電池處于安全失控狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法，其有益效果表現(xiàn)在:
I)、本發(fā)明的電池厚度變化檢測裝置、電池安全檢測及判斷方法，利用單晶硅膜片的電阻變化測量電池厚度變化，電池的厚度變化會引起其對單晶硅膜片的壓力變化，從而引起單晶硅膜片的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致單晶硅膜片電阻的變化，最后通過單晶硅膜片電阻的變化量測量電池厚度的變化情況。
[0011]2)、本發(fā)明的電池厚度變化檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，它改變了傳統(tǒng)中用卡尺測量電池厚度的局限性，而是通過單晶硅膜片受不同程度的擠壓后發(fā)生的晶格結(jié)構(gòu)的變化和電阻的變化，進(jìn)而測量出電池厚度的變化情況，使用這一裝置有效解決了常規(guī)測量裝置精度不高，不能實(shí)時監(jiān)測的問題，簡化了測量過程的操作，大大減少了常規(guī)操作引入的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的電池厚度變化檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1中A向視圖。
[0014]圖3為等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但并不因此將本發(fā)明限制在的實(shí)施例范圍之內(nèi)。
[0016]圖1和2所示的一種電池厚度變化檢測裝置，包括彼此平行布置的用于裝載單晶硅膜片40的上板10和用于放置電池30的底板20，上板10和底板20通過連接件使其相對位置固定，并使單晶硅膜片40和電池30毫無壓力的接觸。
[0017]單晶硅膜片40通過引線50與內(nèi)阻儀連接，請參閱圖3，內(nèi)阻儀通過差動放大器與單晶硅膜片40的內(nèi)阻連接，單晶硅膜片40的內(nèi)阻由依次串聯(lián)的4個電阻Rl~R4構(gòu)成，電阻Rl、R3之間的連接點(diǎn)與差動放大器的負(fù)極輸入端連接，電阻R2、R4之間的連接點(diǎn)與差動放大器的正極輸入端連接，電阻Rl、R2之間的連接點(diǎn)與電源連接，電阻R3、R4之間的連接點(diǎn)接地。
[0018]單晶硅膜片40呈圓形片狀，安裝在上板10朝向底板20 —側(cè)的中部。單晶硅膜片40的引線50為兩根，且沿其圓心對稱排布，并貫穿上板10的板面延伸至上板10的上部。連接件設(shè)為四個沿單晶硅膜片40的圓心對稱排布的螺桿60，螺桿60的桿身貫穿上板10并旋入設(shè)于底板20上的安裝孔中。
[0019] 安裝時，通過螺桿調(diào)節(jié)上板高度，使得單晶硅膜片與電池上表面剛剛接觸。測試時，通過引線使單晶硅膜片接通外部電路，當(dāng)電池受其他因素誘發(fā)其發(fā)生形變(厚度改變)時，電池對單晶硅膜片的壓力也隨之變化，進(jìn)而影響晶體的晶格變形，使得其中的載流子發(fā)生散射，引起載流子的遷移率發(fā)生變化，最終使得單晶硅膜片的電阻率發(fā)生變化。
[0020]根據(jù)記錄到的單晶硅膜片電阻率的變化情況，可以得到電池厚度的變化情況。由于單晶硅膜片的晶格結(jié)構(gòu)和電阻率對其表面的壓力有極強(qiáng)的敏感性，因此，本發(fā)明的電池厚度變化檢測裝置具有很高的靈敏度，可以靈敏檢測電池在使用過程中的厚度變化，并根據(jù)這一變化評估電池的安全狀態(tài)，對電池的安全使用、設(shè)計(jì)制作等都具有很好的指導(dǎo)作用。
[0021]電池厚度變化的安全檢測及判斷方法具體包括如下步驟:
I)、將電池30安裝在底板20上，通過連接件將上板10和底板20固定，使單晶硅膜片40和電池30之間毫無壓力的接觸，此時，電池本身的厚度記為X，設(shè)定電池形變量為O。
[0022]2)、當(dāng)電池經(jīng)誘發(fā)發(fā)生形變時，通過單晶硅膜片會反映出電池厚度的形變量，記錄為X1, X1=k*R，其中，k是單晶硅膜片內(nèi)阻變化對應(yīng)電池厚度變化的系數(shù)(由膜片的形變方向和膜片的層數(shù)決定)，R為內(nèi)阻儀示數(shù)。
[0023]3)、電池安全的判斷:
當(dāng)(x+xp /X的大小出現(xiàn)波動時，以變化的最終值作為判斷依據(jù)；
當(dāng)(x+xp/x <1.05時，判斷電池處于安全使用狀態(tài)；
當(dāng)1.05≤[(X+X^/X] ( 1.2時，且該值在不斷的增加，可判斷電池處于安全失控狀態(tài)。
[0024]以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電池厚度變化檢測裝置，其特征在于:包括彼此平行布置的用于裝載單晶硅膜片(40)的上板(10)和用于放置電池(30)的底板(20),所述上板(10)和底板(20)通過連接件使其相對位置固定，并使單晶硅膜片(40)和電池(30)毫無壓力的接觸，所述單晶硅膜片(40 )通過引線(50 )與內(nèi)阻儀連接，所述內(nèi)阻儀通過差動放大器與單晶硅膜片(40 )的內(nèi)阻連接，所述單晶硅膜片(40)的內(nèi)阻由依次串聯(lián)的4個電阻Rl~R4構(gòu)成，電阻Rl、R3之間的連接點(diǎn)與差動放大器的負(fù)極輸入端連接，電阻R2、R4之間的連接點(diǎn)與差動放大器的正極輸入端連接，電阻Rl、R2之間的連接點(diǎn)與電源連接，電阻R3、R4之間的連接點(diǎn)接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池厚度變化檢測裝置，其特征在于:所述單晶硅膜片(40)呈圓形片狀，安 裝在上板(10)朝向底板(20)—側(cè)的中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池厚度變化檢測裝置，其特征在于:所述單晶硅膜片(40)的引線(50)為兩根，且沿其圓心對稱排布，并貫穿上板(10)的板面延伸至上板(10)的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池厚度變化檢測裝置，其特征在于:所述連接件設(shè)為四個沿單晶硅膜片(40)的圓心對稱排布的螺桿(60)，所述螺桿(60)的桿身貫穿上板(10)并旋入設(shè)于底板(20)上的安裝孔中。
5.一種基于權(quán)利要求1所述電池厚度變化檢測裝置對電池厚度變化的安全檢測及判斷方法，其特征是包括如下步驟: 1)、將電池(30)安裝在底板(20 )上，通過連接件將上板(10 )和底板(20 )固定，使單晶硅膜片(40)和電池(30)之間毫無壓力的接觸，此時，電池本身的厚度記為X，設(shè)定電池形變量為O ; 2)、當(dāng)電池經(jīng)誘發(fā)發(fā)生形變時，通過單晶硅膜片會反映出電池厚度的形變量，記錄為X1, Xi=k*R，其中，k是單晶硅膜片內(nèi)阻變化對應(yīng)電池厚度變化的系數(shù)，R為內(nèi)阻儀示數(shù)； 3)、電池安全的判斷: 當(dāng)(X+XJ /X的大小出現(xiàn)波動時，以變化的最終值作為判斷依據(jù)； 當(dāng)(X+XJ/X <1.05時，判斷電池處于安全使用狀態(tài)； 當(dāng)1.05≤[(X+X^/X] ( 1.2時，且該值在不斷的增加，可判斷電池處于安全失控狀態(tài)。
【文檔編號】G01R31/36GK103983179SQ201410239227
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】李新靜, 張佳瑢, 丁紹玉 申請人:合肥國軒高科動力能源股份公司