CN103983179B - 电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法 - Google Patents
电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法 Download PDFInfo
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Abstract
电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法，涉及电池安全测试技术领域。电池厚度变化检测装置，包括彼此平行布置的用于装载单晶硅膜片的上板和用于放置电池的底板，上板和底板通过连接件使其相对位置固定，并使单晶硅膜片和电池毫无压力的接触，单晶硅膜片通过引线与外部电路连接。本发明的电池厚度变化检测装置，结构简单，使用方便，它改变了传统中用卡尺测量电池厚度的局限性，而是通过单晶硅膜片受不同程度的挤压后发生的晶格结构的变化和电阻的变化，进而测量出电池厚度的变化情况，使用这一装置有效解决了常规测量装置精度不高，不能实时监测的问题，简化了测量过程的操作，大大减少了常规操作引入的误差。
Description
技术领域
本发明涉及电池安全测试技术领域，具体是涉及一种电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法。
背景技术
衡量电池的基本性能指标，除了容量，内阻，电压和功率外，厚度也是影响电池性能的一个重要指标。随着锂离子电池广泛而快速的发展和电子、交通工具轻便化的发展，厚度较薄的电池越来越受到人们的重视和关注。目前，由于电子器件的精准化，对电池厚度测量的精确度也要求的越来越高。如果电池厚度测量的不准确，电池的实际尺寸会和相关设备不吻合，导致电池的报废和资源的浪费。同时，电池在使用的过程中，受外界温度，机械损伤，循环次数等因素的影响，电池出现不同程度的老化现象，电解液与活性材料的反应，内部气体的产生都会造成电池厚度的增加，影响电池的运行，从而为电池的使用和存储带来安全隐患。因此对在不同使用环境中的电池进行厚度监测，可以对电池的安全使用和设计优化具有很好的指导作用，对电池日历寿命的预测和健康管理制度的建立提供很好的数据支撑。
目前测试电池厚度的方法主要是使用卡尺进行测量，这样使得在做测试的过程中不能对电池的厚度变化进行实时监测，而且这种机械性的测量得到的数值误差也比较大，因此开发新的厚度测量装置势在必行。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电池厚度变化检测装置，包括彼此平行布置的用于装载单晶硅膜片的上板和用于放置电池的底板，所述上板和底板通过连接件使其相对位置固定，并使单晶硅膜片和电池毫无压力的接触，所述单晶硅膜片通过引线与内阻仪连接，所述内阻仪通过差动放大器与单晶硅膜片的内阻连接，所述单晶硅膜片的内阻由依次串联的4个电阻R1～R4构成，电阻R1、R3之间的连接点与差动放大器的负极输入端连接，电阻R2、R4之间的连接点与差动放大器的正极输入端连接，电阻R1、R2之间的连接点与电源连接，电阻R3、R4之间的连接点接地。
本发明还可以通过以下技术方案进一步实施：
所述单晶硅膜片呈圆形片状，安装在上板朝向底板一侧的中部。
所述单晶硅膜片的引线为两根，且沿其圆心对称排布，并贯穿上板的板面延伸至上板的上部。
所述连接件设为四个沿单晶硅膜片的圆心对称排布的螺杆，所述螺杆的杆身贯穿上板并旋入设于底板上的安装孔中。
基于上述电池厚度变化检测装置对电池厚度变化的安全检测及判断方法，包括如下步骤：
1）、将电池安装在底板上，通过连接件将上板和底板固定，使单晶硅膜片和电池之间毫无压力的接触，此时，电池本身的厚度记为X，设定电池形变量为0；
2）、当电池经诱发发生形变时，通过单晶硅膜片会反映出电池厚度的形变量，记录为X1，X1=k*R，其中，k是单晶硅膜片内阻变化对应电池厚度变化的系数，R为内阻仪示数；
3）、电池安全的判断：
当（X+X1）/X的大小出现波动时，以变化的最终值作为判断依据；
当（X+X1）/X
<1.05时，判断电池处于安全使用状态；
当1.05≤[（X+X1）/X]≤1.2时，且该值在不断的增加，可判断电池处于安全失控状态。
本发明的电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法，其有益效果表现在：
1）、本发明的电池厚度变化检测装置、电池安全检测及判断方法，利用单晶硅膜片的电阻变化测量电池厚度变化，电池的厚度变化会引起其对单晶硅膜片的压力变化，从而引起单晶硅膜片的晶格结构发生变化，导致单晶硅膜片电阻的变化，最后通过单晶硅膜片电阻的变化量测量电池厚度的变化情况。
2）、本发明的电池厚度变化检测装置，结构简单，使用方便，它改变了传统中用卡尺测量电池厚度的局限性，而是通过单晶硅膜片受不同程度的挤压后发生的晶格结构的变化和电阻的变化，进而测量出电池厚度的变化情况，使用这一装置有效解决了常规测量装置精度不高，不能实时监测的问题，简化了测量过程的操作，大大减少了常规操作引入的误差。
附图说明
图1为本发明的电池厚度变化检测装置的结构示意图。
图2为图1中A向视图。
图3为等效电路图。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之内。
图1和2所示的一种电池厚度变化检测装置，包括彼此平行布置的用于装载单晶硅膜片40的上板10和用于放置电池30的底板20，上板10和底板20通过连接件使其相对位置固定，并使单晶硅膜片40和电池30毫无压力的接触。
单晶硅膜片40通过引线50与内阻仪连接，请参阅图3，内阻仪通过差动放大器与单晶硅膜片40的内阻连接，单晶硅膜片40的内阻由依次串联的4个电阻R1～R4构成，电阻R1、R3之间的连接点与差动放大器的负极输入端连接，电阻R2、R4之间的连接点与差动放大器的正极输入端连接，电阻R1、R2之间的连接点与电源连接，电阻R3、R4之间的连接点接地。
单晶硅膜片40呈圆形片状，安装在上板10朝向底板20一侧的中部。单晶硅膜片40的引线50为两根，且沿其圆心对称排布，并贯穿上板10的板面延伸至上板10的上部。连接件设为四个沿单晶硅膜片40的圆心对称排布的螺杆60，螺杆60的杆身贯穿上板10并旋入设于底板20上的安装孔中。
安装时，通过螺杆调节上板高度，使得单晶硅膜片与电池上表面刚刚接触。测试时，通过引线使单晶硅膜片接通外部电路，当电池受其他因素诱发其发生形变（厚度改变）时，电池对单晶硅膜片的压力也随之变化，进而影响晶体的晶格变形，使得其中的载流子发生散射，引起载流子的迁移率发生变化，最终使得单晶硅膜片的电阻率发生变化。
根据记录到的单晶硅膜片电阻率的变化情况，可以得到电池厚度的变化情况。由于单晶硅膜片的晶格结构和电阻率对其表面的压力有极强的敏感性，因此，本发明的电池厚度变化检测装置具有很高的灵敏度，可以灵敏检测电池在使用过程中的厚度变化，并根据这一变化评估电池的安全状态，对电池的安全使用、设计制作等都具有很好的指导作用。
电池厚度变化的安全检测及判断方法具体包括如下步骤：
1）、将电池30安装在底板20上，通过连接件将上板10和底板20固定，使单晶硅膜片40和电池30之间毫无压力的接触，此时，电池本身的厚度记为X，设定电池形变量为0。
2）、当电池经诱发发生形变时，通过单晶硅膜片会反映出电池厚度的形变量，记录为X1，X1=k*R，其中，k是单晶硅膜片内阻变化对应电池厚度变化的系数（由膜片的形变方向和膜片的层数决定），R为内阻仪示数。
3）、电池安全的判断：
当（X+X1）/X的大小出现波动时，以变化的最终值作为判断依据；
当（X+X1）/X
<1.05时，判断电池处于安全使用状态；
当1.05≤[（X+X1）/X]≤1.2时，且该值在不断的增加，可判断电池处于安全失控状态。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种电池厚度变化检测装置，其特征在于：包括彼此平行布置的用于装载单晶硅膜片(40)的上板(10)和用于放置电池(30)的底板(20)，所述上板(10)和底板(20)通过连接件使其相对位置固定，并使单晶硅膜片(40)和电池(30)毫无压力的接触，所述单晶硅膜片(40)通过引线(50)与内阻仪连接，所述内阻仪通过差动放大器与单晶硅膜片(40)的内阻连接，所述单晶硅膜片(40)的内阻由依次串联的4个电阻R1～R4构成，电阻R1、R3之间的连接点与差动放大器的负极输入端连接，电阻R2、R4之间的连接点与差动放大器的正极输入端连接，电阻R1、R2之间的连接点与电源连接，电阻R3、R4之间的连接点接地；
上述电池厚度变化检测装置对电池厚度变化的安全检测及判断方法，包括如下步骤：
1)、将电池(30)安装在底板(20)上，通过连接件将上板(10)和底板(20)固定，使单晶硅膜片(40)和电池(30)之间毫无压力的接触，此时，电池本身的厚度记为X，设定电池形变量为0；
2)、当电池经诱发发生形变时，通过单晶硅膜片会反映出电池厚度的形变量，记录为X1，X1＝k*R，其中，k是单晶硅膜片内阻变化对应电池厚度变化的系数，R为内阻仪示数；
3)、电池安全的判断：利用(X+X1)/X变化的最终值作为电池使用状态的判断依据。
2.根据权利要求1所述的电池厚度变化检测装置，其特征在于：所述单晶硅膜片(40)呈圆形片状，安装在上板(10)朝向底板(20)一侧的中部。
3.根据权利要求2所述的电池厚度变化检测装置，其特征在于：所述单晶硅膜片(40)的引线(50)为两根，且沿其圆心对称排布，并贯穿上板(10)的板面延伸至上板(10)的上部。
4.根据权利要求2所述的电池厚度变化检测装置，其特征在于：所述连接件设为四个沿单晶硅膜片(40)的圆心对称排布的螺杆(60)，所述螺杆(60)的杆身贯穿上板(10)并旋入设于底板(20)上的安装孔中。
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