仿真电芯制作装置及利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法与流程

1.本发明属于电芯水含量测试技术领域，尤其涉及一种仿真电芯制作装置及利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法。


背景技术：

2.锂电池制造过程中，为了测试良品电芯的水含量，目前传统方式为采用装配车间报废的卷芯和电芯(报废的卷芯放入壳体中使用高温胶带将顶盖与壳体缠绕为一体)作为假电芯进行电芯水含量测试，将假电芯放入烘烤炉中，待烘烤结束后取出假电芯，然后打开壳体通过裁剪卷芯最内圈部分一定质量极片(单一正极片或单一负极片或正、负极片与隔膜混合样)使用卡尔费休测试仪进行水含量测试。此种测量方式需要大量的报废电芯和卷芯，若假电芯数量无法满足烘烤工序使用，将会造成良品卷芯的消耗，另外，该测试方式在裁剪测试样品时需要重新打开采用高温胶带粘合的壳体并在卷芯最内圈裁剪，如此将存在测试样品取样不便的问题。因此，需要设计一种简单、准确测试真空烘烤后电芯水含量的方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种仿真电芯制作装置及利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，利用本技术该方案能够解决现有报废卷芯和电芯作为假电芯消耗过大和取样困难的问题，降低了报废卷芯及电芯的消耗，同时，实现测试样品的快速裁取、安装及拆解。
4.本发明提供了一种仿真电芯制作装置：包含两组对称的半电芯壳，该两组对称的半电芯壳可拆卸式扣合，所述半电芯壳上设有能够容纳至少单个卷芯的容置腔，该容置腔的侧壁上设有能够对卷芯进行固定的固定销；两组对称的所述半电芯壳之间可设置多个卷芯，该多个卷芯包含基础卷芯和测试卷芯，所述基础卷芯可通过固定销固定在所述半电芯壳的容置腔内，所述测试卷芯可夹持于两半电芯壳之间。
5.作为本技术的优选方案，所述固定销包含压板和销钉，所述压板为l型直角板，该l型直角板的短板上设有与销钉对应的销孔，所述销钉穿过容置腔的侧壁可与所述l型直角板上的销孔连接以实现对压板固定进而通过压板将基础卷芯固定在容置腔内。
6.作为本技术的优选方案，所述容置腔内可容纳单个卷芯，且该容置腔的深度较单个卷芯厚度小于5-6mm。
7.作为本技术的优选方案，所述销孔为u型孔。
8.作为本技术的优选方案，至少一组半电芯壳的外沿上设有磁吸触点和/或高温密封圈，通过该磁吸触点可实现两组半电芯壳的拆卸式扣合，通过高温密封圈可实现两组半电芯壳间的密封对接。
9.本技术还提供了一种利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，采用上述任一项所述仿真电芯制作装置制作仿真电芯；
10.包含以下步骤：
11.步骤s1，选取基础卷芯，将该基础卷芯分别放置于两组对称的半电芯壳内并通过固定销进行固定；
12.步骤s2，选取多组电芯长度的测试卷芯单元，所述测试卷芯单元为包含隔膜、负极片及正极片的混合样，并按照隔膜-负极片-隔膜-正极片的顺序叠放，将多组所述测试卷芯单元层叠排列以做成测试卷芯，再将该测试卷芯放置于步骤s1中制作好的任一半电芯壳内；
13.步骤s3：将另一半电芯壳扣合在步骤s2中放有测试卷芯的半电芯壳上以完成仿真电芯的制作；
14.步骤s4：将制作好的仿真电芯放置于烘箱的指定位置进行烘烤，烘烤结束后取出仿真电芯中的测试卷芯，在位于测试卷芯中间层的测试卷芯单元的任一位置裁取固定质量的小样后，进行小样水含量测试；
15.步骤s5：利用获取的小样水含量测试结果计算实际电芯水含量测试结果。
16.作为本技术的优选方案，在步骤s5中，获取实际电芯水含量测试结果的方法包含：
17.根据裁取的小样把利用小样测得的水含量值带入对应的相关模型中获取实际电芯水含量值；
18.具体地，
19.当小样为正极片时，实际电芯水含量测试结果y
正
与小样水含量测试结果x
正
之间的相关模型为：y
正
＝1.49x
正-44.60；
20.当小样为负极片时，实际电芯水含量测试结果y
负
与小样水含量测试结果x
负
之间的相关模型为：y
负
＝1.06x
负
+0.3；
21.当小样为包含正极片、负极片和隔膜的混合样时，实际电芯水含量测试结果y
混
与小样水含量测试结果x
混
之间的相关模型为：y
混
＝1.05x
混-10.22。
22.作为本技术的优选方案，在步骤s4中，所述小样取自中间层测试卷芯单元的中间位置。
23.作为本技术的优选方案，所述基础卷芯为当前生产或周期性更好的报废卷芯或良品卷芯；所述测试卷芯的测试卷芯单元来源于当前生产的报废卷芯或良品卷芯。
24.作为本技术的优选方案，在步骤s1中，所述基础卷芯的更换周期为15-30天。
25.与现有技术相比，本技术请求保护一种仿真电芯制作装置，利用该仿真电芯制作装置仅需少量当前工序生产的卷芯(报废卷芯或良品卷芯)即可制作一种结构接近当前生产的传统电芯的仿真电芯，利用该仿真电芯作为水含量测试电芯，如此可降低在水含量测试过程中对传统电芯的需求量，另外，本技术该仿真电芯制作装置中的两半电芯壳采用磁吸触点可拆卸式扣合，且测试卷芯夹持于两半电芯壳之间，如此不仅使得该装置结构简单、拆装方便，且便于在测试卷芯上取裁测试样品；同时，本技术还请求保护一种利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，利用该方法可通过对仿真电芯水含量测试进而获取传统电芯(也称实际电芯)的水含量，降低了对传统电芯的需求量。可见，本技术仿真电芯制作装置结构简单、使用方便，利用该装置制作的仿真电芯结构接近传统电芯结构，通过对仿真电芯水含量的测试即可获取传统电芯的水含量，减小了电芯水含量测试对传统电芯的需求，进而减小了对良品卷芯的消耗。
附图说明
26.图1为本发明实施例提供的仿真电芯制作装置的整体结构示意图。
27.图2为本发明实施例提供的仿真电芯制作装置的半电芯壳中固定有基础卷芯的结构示意图。
28.图3为本发明实施例提供的固定销的结构示意图。
29.图4为本发明实施例提供的仿真电芯分解后的结构示意图。
30.图5为本发明实施例提供的利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法的流程图。
31.图6为本发明实施例提供的测试卷芯的结构示意图。
32.图7为本发明实施例提供的测试卷芯单元的分解结构示意图。
33.附图标记
34.半电芯壳1，容置腔2，固定销3，压板31，销钉32，销孔33，磁吸触点4，基础卷芯5，测试卷芯6，测试卷芯单元60，隔膜61，负极片62，正极片63。
具体实施方式
35.下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而非用作限定本发明的范围和及其应用。
36.本技术提供了一种仿真电芯制作装置，该装置包含两组对称的半电芯壳1，该两组对称的半电芯壳1可拆卸式扣合，半电芯壳1上设有能够容纳至少单个卷芯的容置腔2，该容置腔2的侧壁上设有能够对卷芯进行固定的固定销3，优选固定销3设置于容置腔2的两相对侧壁上，如图1所示；两组对称的半电芯壳1之间可设置多个卷芯，如图4所示，如此确保制作的仿真电芯结构更接近生产中的传统电芯，该多个卷芯包含基础卷芯5和测试卷芯6，基础卷芯5可通过固定销3固定在半电芯壳1的容置腔2内，如图2所示，测试卷芯6可夹持于两基础卷芯5之间并利用两组半电芯壳1的扣合对测试卷芯6进行压实，本实施例中，测试卷芯6来源于当前生产的卷芯，该卷芯可为报废卷芯或良品卷芯，具体地，可以从当前生产的卷芯上选取多组电芯长度的测试卷芯单元60，将多组测试卷芯单元60层叠排列以做成测试卷芯。使用当前生产的卷芯制作测试卷芯6，可以使得测试卷芯6与实际卷芯的差异最小，保证测量结果的准确性。基础卷芯5可为当前生产的卷芯，也可为周期性更换的卷芯，本实施例优选基础卷芯5在实际使用时更换周期为一个月，如此，一方面降低对当前生产电芯的使用量，另一方面方便仿真电芯的快速制作。
37.本实施例中，半电芯壳1为金属材质，具体可为铝壳、不锈钢壳、铁壳或铜壳等，具体根据实际需要选定。为减少测量误差，半电芯壳1的材质与实际电芯壳体材质相同。
38.综上可知，本实施例利用该仿真电芯制作装置仅需少量测试卷芯6(来源于报废卷芯或良品卷芯)即可制作一种结构接近当前生产的电芯的仿真电芯，利用该仿真电芯作为水含量测试电芯，如此可降低在水含量测试过程中对传统电芯的需求量，另外，本实施例该仿真电芯制作装置中的两半电芯壳1可拆卸式扣合，且测试卷芯6夹持于两半电芯壳1之间，如此不仅使得该装置结构简单、拆装方便，且便于在测试卷芯6上进行取样。
39.作为本实施例的优选方案，容置腔2内可容纳单个卷芯，且该容置腔2的深度较单个卷芯厚度小于5-6mm(具体以两组半电芯壳1能够压合的极限值为上限)，如此便于在两组
半电芯壳1盖合时对测试卷芯6进行更好的压实操作。
40.如图3所示，为本实施例提供的固定销3的整体结构示意图，该固定销3包含压板31和销钉32，压板31为l型直角板，该l型直角板的短板上设有与销钉32对应的销孔33，销钉32穿过容置腔2的侧壁可与l型直角板上的销孔33连接以实现对压板31固定进而通过压板31将基础卷芯5固定在容置腔2内；本实施例中，优选销孔33为u型孔，如此便于根据需要调节压板31相对容置腔2底部的位置，以便适用于对不同厚度的基础卷芯5。
41.作为本实施例的优选方案，两组对称的半电芯壳1之间可采用捆绑、螺接、粘结或磁吸等方式可拆卸式扣合，本实施例优选采用磁吸方式吸合，具体地，在至少一组半电芯壳1的外沿上设有磁吸触点4，两组对称的半电芯壳1通过该磁吸触点4可拆卸式扣合。
42.本实施例中，优选在至少一组半电芯壳1的外沿上设有高温密封圈(图中未示出)，利用该高温密封圈可实现两组半电芯壳1间的密封对接，提高仿真电芯的密封性。
43.作为本技术的又一实施例，本技术还提供了利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，该方法采用上述所述的仿真电芯制作装置制作仿真电芯，具体包含以下步骤，参见图5：
44.步骤s1，选取基础卷芯5，将该基础卷芯5分别放置于两组对称的半电芯壳1内并通过固定销3进行固定，该基础卷芯5可以为当前工序生产出来的成品卷芯(优选为报废卷芯)，也可以为周期性更换的卷芯，例如，使用次数超过30次后更换新鲜卷芯，即该基础卷芯5的更换周期可以为一个月。在其他实施例中，可以根据实际使用情况调整更换周期，例如，可以为15天，20天等。
45.步骤s2，选取多组电芯长度的测试卷芯单元60，该测试卷芯单元60为包含隔膜61、负极片62及正极片63的混合样，并依次按照隔膜61-负极片62-隔膜61-正极片63的顺序叠放，本实施例优选选取三组测试卷芯单元60，先将该三组测试卷芯单元60按照上中下(前中后)顺序层叠排列以做成包含上中下三层的测试卷芯6，如图6-7所示，再将该测试卷芯6放置于步骤s1中制作好的任一半电芯壳1内；本实施例中，该测试卷芯单元60可来源于当前生产电芯中的报废卷芯或良品卷芯，具体根据需要选择；本实施例中，由于仿真电芯的结构在模拟传统电芯，因此测试卷芯单元60的选取数量根据传统电芯中卷芯的数量而定，本实施例为了方便取样优选可将测试卷芯单元60的数量设定为单数。
46.步骤s3：将另一半电芯壳1扣合在步骤s2中放有测试卷芯6的半电芯壳1上以完成仿真电芯的制作，本实施例中，在两组半电芯壳1的作用下可对测试卷芯6进行压合，使其更接近传统电芯结构。
47.步骤s4：将制作好的仿真电芯放置于烘箱的指定位置进行烘烤，烘烤结束后取出仿真电芯中的测试卷芯6，在位于测试卷芯6中间层的测试卷芯单元60的任一位置裁取固定质量的小样放入测试瓶中进行小样水含量测试；本实施例中，烘烤时间根据不同电芯型号确定，本实施例中，由于测试卷芯6包含上中下三层测试卷芯单元60，裁取小样时优选选取中间层也即中间层的测试卷芯单元60，并在该测试卷芯单元60的中间位置裁取一定质量作为小样。
48.步骤s5：利用获取的小样水含量测试结果计算实际电芯水含量测试结果，本实施例中，该实际电芯也即为当前生产的成品电芯。
49.本实施例中，由于本实施例中仿真电芯设计理念是无限模仿传统电芯，因此，利用
仿真电芯测试的水含量数据相较实际电芯存在数据差，经多次试验，发现仿真电芯测试的水含量与实际电芯的水含量存在线性关系，，具体地：
50.在生产的某款磷酸铁锂体系电芯，采用本实施例上述方案的方法和传统方式在同一烘箱的同一位置进行水含量测试验证，其中烘烤方式为：常压烘烤2h，然后真空烘烤10h，样品质量为1
±
0.1g，水含量测试仪为卡尔费休测试仪，分别对正极片、负极片、混合样3组小样进行测试，每组测试10次，测试数据如下：
51.第一组为对正极片进行测试：
[0052][0053]
通过以上数据可以得出，对于正极片，采用本实施例方法测试出来的水含量数据x
正
与采用传统方法测试出来的水含量数据y
正
间具有一定的相关性：y
正
＝1.49x
正-44.60。
[0054]
第二组为对负极片进行测试：
[0055][0056]
通过以上数据可以得出，对于负极片，采用本实施例方法测试出来的水含量数据x
负
与采用传统方法测试出来的水含量数据y
负
间具有一定的相关性：y
负
＝1.06x
负
+0.3。
[0057]
第三组为对混合样进行测试：
[0058][0059]
通过以上数据可以得出，对于混合样，采用本实施例方法测试出来的水含量数据x
混
与采用传统方法测试出来的水含量数据y
混
间具有一定的相关性：y
混
＝1.05x
混-10.22。
[0060]
基于上述分析，本实施例在步骤s5中，根据裁剪的小样把利用小样测得的水含量值带入对应的相关模型中即可获取实际电芯水含量。
[0061]
综上分析可知，利用本实施例该方法可通过对仿真电芯水含量测试进而获取传统电芯的水含量，降低了对传统电芯的需求量，进而减小了对良品卷芯的消耗。
[0062]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未做过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式
等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种仿真电芯制作装置，其特征在于：包含两组对称的半电芯壳(1)，该两组对称的半电芯壳(1)可拆卸式扣合，所述半电芯壳(1)上设有能够容纳至少单个卷芯的容置腔(2)，该容置腔(2)的侧壁上设有能够对卷芯进行固定的固定销(3)；两组对称的所述半电芯壳(1)之间可设置多个卷芯，该多个卷芯包含基础卷芯(5)和测试卷芯(6)，所述基础卷芯(5)可通过固定销(3)固定在所述半电芯壳(1)的容置腔(2)内，所述测试卷芯(6)可夹持于两半电芯壳(1)之间。2.如权利要求1所述的仿真电芯制作装置，其特征在于，所述固定销(3)包含压板(31)和销钉(32)，所述压板(31)为l型直角板，该l型直角板的短板上设有与销钉(32)对应的销孔(33)，所述销钉(32)穿过容置腔(2)的侧壁可与所述l型直角板上的销孔(33)连接以实现对压板(31)固定进而通过压板(31)将基础卷芯(5)固定在容置腔(2)内。3.如权利要求2所述的仿真电芯制作装置，其特征在于，所述容置腔(2)内可容纳单个卷芯，且该容置腔(2)的深度较单个卷芯厚度小于5-6mm。4.如权利要求2所述的仿真电芯制作装置，其特征在于，所述销孔(33)为u型孔。5.如权利要求1所述的仿真电芯制作装置，其特征在于，至少一组半电芯壳(1)的外沿上设有磁吸触点(4)和/或高温密封圈，通过该磁吸触点(4)可实现两组半电芯壳(1)的拆卸式扣合，通过高温密封圈可实现两组半电芯壳(1)间的密封对接。6.一种利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述仿真电芯制作装置制作仿真电芯；包含以下步骤：步骤s1，选取基础卷芯(5)，将该基础卷芯(5)分别放置于两组对称的半电芯壳(1)内并通过固定销(3)进行固定；步骤s2，选取多组电芯长度的测试卷芯单元(60)，所述测试卷芯单元(60)为包含隔膜(61)、负极片(62)及正极片(63)的混合样，并按照隔膜(61)-负极片(62)-隔膜(61)-正极片(62)的顺序叠放，将多组所述测试卷芯单元(60)层叠排列以做成测试卷芯(6)，再将该测试卷芯(6)放置于步骤s1中制作好的任一半电芯壳(1)内；步骤s3：将另一半电芯壳(1)扣合在步骤s2中放有测试卷芯(6)的半电芯壳(1)上以完成仿真电芯的制作；步骤s4：将制作好的仿真电芯放置于烘箱的指定位置进行烘烤，烘烤结束后取出仿真电芯中的测试卷芯(6)，在位于测试卷芯(6)中间层的测试卷芯单元(60)的任一位置裁取固定质量的小样后，进行小样水含量测试；步骤s5：利用获取的小样水含量测试结果计算实际电芯水含量测试结果。7.如权利要求5所述的利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，其特征在于，在步骤s5中，获取实际电芯水含量测试结果的方法包含：根据裁取的小样把利用小样测得的水含量值带入对应的相关模型中获取实际电芯水含量值；具体地，当小样为正极片(63)时，实际电芯水含量测试结果y
正
与小样水含量测试结果x
正
之间的相关模型为：y
正
＝1.49x
正-44.60；当小样为负极片(62)时，实际电芯水含量测试结果y
负
与小样水含量测试结果x
负
之间的
相关模型为：y
负
＝1.06x
负
+0.3；当小样为包含正极片(63)、负极片(62)和隔膜(61)的混合样时，实际电芯水含量测试结果y
混
与小样水含量测试结果x
混
之间的相关模型为：y
混
＝1.05x
混-10.22。8.如权利要求5所述的利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，其特征在于，在步骤s4中，所述小样取自中间层测试卷芯单元(60)的中间位置。9.如权利要求5所述的利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，其特征在于，所述基础卷芯(5)为当前生产或周期性更好的报废卷芯或良品卷芯；所述测试卷芯(6)的测试卷芯单元(60)来源于当前生产的报废卷芯或良品卷芯。10.如权利要求5所述的利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，其特征在于，在步骤s1中，所述基础卷芯(5)的更换周期为15-30天。

技术总结
本发明公开了一种仿真电芯制作装置，该装置包含两组对称的半电芯壳，该两组半电芯壳可拆卸式扣合，半电芯壳上设有能够容纳至少单个卷芯的容置腔，该容置腔的侧壁上设有能够对卷芯进行固定的固定销；两组对称的半电芯壳之间可设置多个卷芯，该多个卷芯包含基础卷芯和测试卷芯；本申请还提供了一种利用仿真电芯获取实际电芯水含量测试方法，该方法包含采用上述仿真电芯制作装置制作仿真电芯，及通过对仿真电芯水含量测试进而获取传统电芯的水含量；利用本申请该方案能够解决现有报废卷芯和电芯作为假电芯消耗过大和取样困难的问题，同时，实现测试卷芯的快速裁取、安装及拆解。安装及拆解。安装及拆解。


技术研发人员：孙远旭 柳春雷 魏宇鑫
受保护的技术使用者：捷威动力工业嘉兴有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/9/5