电芯结构及电芯测试方法

技术领域

本申请涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种电芯结构及电芯测试方法。

背景技术

随着锂电池使用的普及，电池性能与安全使用问题逐渐受到人们的关注。因此为了了解电池运行时的内部状态，技术人员通常会在电池内部植入各种传感器等装置来获得电池的相关数据。

相关技术中，大都采用在电池壳体上打孔，使得传感器植入电池内部后再进行封孔的方式对电池进行测试分析，这种方式会造成工序和设备操作复杂，还会破坏电池密闭性，影响测试准确性。

发明内容

本申请实施例提供一种电芯结构及电芯测试方法。

根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种电芯结构，其包括壳体、电芯、封装膜以及传感器组件。壳体设有内腔以及至少一个开口，开口与内腔连通，电芯设置于壳体的内腔中，封装膜设置于壳体外，封装膜具有至少一个开口覆盖部，至少一个开口覆盖部覆盖于开口，传感器组件穿设于开口覆盖部，传感器组件的一端设置于壳体内以获取检测数据，另一端穿设于开口覆盖部，以传输在壳体内获取到的检测数据。

根据本申请的第二方面，本申请实施例提供一种电芯测试方法，该方法包括提供壳体，壳体设有内腔以及至少一个开口，开口与内腔连通；提供电芯，将传感器组件植入电芯；将电芯设置于壳体的内腔中，使传感器组件的一端位于壳体内，另一端穿设于开口，以用于获取检测数据；将封装膜设置在壳体之外，使封装膜覆盖开口形成开口覆盖部，且使传感器组件的引线穿设于开口覆盖部。

本申请实施例提供的电芯结构中，壳体设置有内腔以及至少一个开口，内腔用于容置电芯，封装膜设置于壳体外，封装膜的开口覆盖部覆盖于壳体的开口，使得封装膜与壳体密封连接，传感器的一端设置于壳体内的电芯，用于获取电芯的检测数据，传感器组件的另一端从开口覆盖部引出，用于将电芯的检测数据传输给外部设备。上述电芯结构的传感器组件穿设于壳体的开口和封装膜的开口覆盖部，简化了传感器组件植入电芯的过程，并且能够保护传感器组件不易损坏。进一步地，采用壳体和封装膜对电芯进行组合封装，简化了电芯封装和拆解的过程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的电芯结构的整体结构示意图。

图2是图1所示电芯结构的拆分示意图。

图3是图1所示电芯结构的一种实施例的剖面示意图。

图4是图1所示电芯结构的另一种实施例的剖面示意图。

图5是本申请实施例所提供的电芯测试方法的过程示意图。

图6是图本申请实施例所提供的一种电芯测试流程示意图。

图7是图本申请实施例所提供的另一种电芯测试方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

下面将结合具体实施方式以及示意性的附图来对本申请提出的电芯结构及电芯测试方法进行进一步阐述。

请参阅图1，本申请实施例提供一种电芯结构100，电芯结构100用于进行测试或检测，从而根据测试或检测的数据建立合理的电池管理系统以对电池使用状态进行实施监测和控制，进而提高电池在实际使用工况中的性能，其中，对电芯结构100进行测试或检测的内容包括但不限于：检测电池运行时的内部状态，如温度分布、压力、电位变化、产气情况等。在本申请实施例中，电芯结构100可以为锂电池。

请参阅图2，在本申请实施例中，电芯结构100包括壳体10、电芯20、封装膜30以及传感器组件40。壳体10设有内腔12以及至少一个开口14，开口14与内腔12连通，内腔12用于容置电芯20。封装膜30设置于壳体10外，封装膜30具有至少一个开口覆盖部32，至少一个开口覆盖部32覆盖于壳体10的开口14，以使得封装膜30包裹住壳体10。传感器组件40穿设于开口覆盖部32，用于获取并传输壳体10内的检测数据，具体而言，传感器组件40的一端设置于壳体10内，以获取检测数据，传感器组件40的另一端穿设于开口覆盖部32以传输在壳体10内获取到的电芯20的检测数据。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

因此，上述电芯结构100的传感器组件40穿设于壳体10的开口14和封装膜30的开口覆盖部32，简化了传感器组件40植入壳体0的内部或植入电芯20的过程，并且能够使得传感器组件40不易损坏。进一步地，采用壳体10和封装膜30对电芯20进行组合封装，简化了电芯20封装和拆解的过程。

在本实施例中，壳体10由金属制成，壳体10的具体材料和具体形状不受本说明书的限制。例如，就材料而言，壳体10可以是不锈钢壳体，也可以是铝制壳体；就形状而言，壳体10可以是圆柱形壳体，也可以是方形壳体。在本申请实施例中，壳体10为圆柱形的不锈钢壳体，其具有多个外侧面。具体而言，壳体10具有周壁101、顶端103以及底端105，内腔12由周壁101环绕而形成，顶端103和底端105分别位于壳体10的相对两端。

壳体10上的开口14用于提供安装电芯20的通道，并供电芯20的极耳暴露，开口14的数量不受本说明书限制，在本申请实施例中，开口14的数量为两个。具体地，壳体10包括第一开口141以及第二开口143，第一开口141与第二开口143分别位于壳体10的相对两端。第一开口141与第二开口143的具体位置不受本说明书限制，例如，第一开口141可以设置于壳体10的顶端103，第二开口143可以设置于壳体10的底端105。又如，第一开口141可以设置于壳体10的底端105，第二开口143可以设置于壳体10的顶端103。在另一些实施例中，开口14的数量为一个，具体地，壳体10包括第一开口141，第一开口141设置于壳体10的任意一端，第一开口141的具体位置不受限制，例如，第一开口141可以设置于壳体10的顶端103，又如，第一开口141可以设置于壳体10的底端105。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实施例中，电芯20的具体形状不受限制，电芯20可以为圆柱形卷芯，也可以为方形叠片。请再次参阅图1，在本申请实施例中，为适应壳体10的形状，电芯20为圆柱形卷芯，电芯20设置于壳体10的内腔12中。进一步地，电芯20的型号可以是18650电芯。

在本实施例中，电芯结构100还包括正极耳50，正极耳50与电芯20电性连接并设置于电芯20靠近开口14的一侧，正极耳50穿设于开口14并部分地暴露在壳体10之外。在本实施例中，电芯结构100还包括负极耳60，负极耳60设置于电芯20并与电芯20电性连接，负极耳60的具体位置不受限制，其可以从壳体14的适宜位置出伸出。例如，在本实施例中(如图2所示的实施例)，开口14的数量为两个，负极耳60设置于电芯20远离正极耳50的一侧，并穿设于第二开口143，使负极耳60和正极耳50分别设置于电芯20的相对两端。在另一些实施例中，开口14的数量为一个，负极耳60和正极耳50设置于电芯20的同一侧并穿设于第一开口141。

在本实施例中，封装膜30为铝塑膜，封装膜30可以包括外阻层、胶水层、阻透层、高阻隔层，具有高阻隔性、耐高温、绝缘性强等特点。阻透层也叫基础层，主要包括尼龙或PET，能够保护中间层不被划伤。阻透层为中间层，主要为铝材质，能够保护形态成型，防止水分侵入。高阻隔层也叫奈电解液层，主要为聚丙烯材质。胶水层可以为粘结剂，能够将外阻层、阻透层以及高阻隔层依次粘合在一起形成封装膜30。应当理解的是，在其它一些实施例中，封装膜30的材质不受本说明书的限制，例如，封装膜30可以是镁塑膜、锡塑膜、铜塑膜等，即将上述封装膜30的中的铝夹层替换成较软易于塑性的的金属，例如镁、锡、铜等，形成另一种结构的封装膜。

请参阅图3，封装膜30包括第一包裹部34以及第二包裹部36，第一包裹部34包裹在正极耳50之外，第二包裹部36包裹在负极耳60之外。在本实施例中，正极耳50与负极耳60位于电芯20的相对两端，适应性地，第一包裹部34与第二包裹部36位于封装膜30的相对两端，例如，第一包裹部34位于壳体10的顶端103，第二包裹部36位于壳体10的底端105，又如第一包裹部34位于壳体10的底端105，第二包裹部36位于壳体10的底端103。在另一些实施例中，正极耳50与负极耳60位于电芯20的同一侧，适应性地，第一包裹部34与第二包裹部36位于封装膜30的同一侧，例如，第一包裹部34与第二包裹部36位于壳体10的顶端103，又如，第一包裹部34与第二包裹部36位于壳体10的底端105。

在本实施例中，封装膜30还包括周壁包裹部38，周壁包裹部38位于第一包裹部34与第二包裹部36之间，周壁包裹部38包裹在壳体10的周壁，并与第一包裹部34、第二包裹部36连接。在本申请实施例中，封装膜30还包括封装部33，封装部33连接于周壁包裹部38的一侧，并对应位于壳体10的周壁以密封周壁包裹部38。具体在一些示例中，封装部33可以为封装膜30上的冗余部分，其用于保证封装膜30包裹壳体10后进行热压封装时的密闭性能较高。

在一些实施例中，封装膜30与壳体10之间的间距可以小于5mm，使得封装膜30与壳体10形成紧密包裹结构。请参阅图4，由于电芯20在测试的过程中可能会释放出一些气体，对后续的分析(例如热失控产气量分析、热管理系统设置、泄压阀设置等)有很大的帮助，因此，在另一些实施例中，周壁包裹部38包括环绕部381以及气袋部383，气袋部383与环绕部381共同环绕在壳体10的周壁105外，气袋部383用于容置电芯20在测试过程中(例如在热失控的情况下)释放的气体。在本申请实施例中，气袋部383连接于环绕部381的一侧，封装后，气袋报复383和环绕部381大致形成环绕结构。气袋部383朝向壳体10的一侧设有凹槽3833，凹槽3833用于容置电芯20在测试过程中释放的气体，能够极其方便地对电芯20的产气量分析和对气体进行气体成分测试。

在本申请实施例中，开口覆盖部32用于覆盖壳体10的开口14，在一些实施例中，开口14的数量为一个，适应性地，开口覆盖部32的数量也为一个，一个开口覆盖部32覆盖于第一开口141，并与第一包裹部34以及第二包裹部36密封连接。在另一些实施例中，开口14的数量为两个，适应性地，开口覆盖部32的数量也为两个，两个开口覆盖部32包括第一开口覆盖部321以及第二开口覆盖部323，第一开口覆盖部321覆盖于第一开口141以密封第一包裹部34，第二开口覆盖部323覆盖于第二开口143以密封第二包裹部36。第一包裹部34、第二包裹部36、周壁包裹部38、第一开口覆盖部321以及第二开口覆盖部323共同形成密闭的容纳空间39，容纳空间39用于容纳壳体10。

在本实施例中，传感器组件40包括检测部42以及引线44，检测部42位于壳体10内并设置于电芯20，用于获取电芯20的检测数据。引线44的一端连接于检测部42，另一端穿设于第一开口覆盖部321，以用于传输电芯20的检测数据。在本申请实施例中，引线44穿设于第一开口覆盖部321的一端可以设有数据接口，数据接口用于与外部终端设备进行连接，以使检测数据能够被传输至终端设备。检测部42包括温度传感器、压力传感器以及参比电极中的至少一个，温度传感器用于检测电芯20的温度以得到电芯20的温度数据，压力传感器用于检测电芯20受到的压力以得到电芯20的压力数据，参比电极用于测试电芯20的电极电势以得到电芯20的电势能数据。

本申请说明书的上述实施例中，电芯结构100的壳体10为圆柱形不锈钢壳体，相应地，电芯20为圆柱形卷芯，以便容置于壳体10的内腔12内。应当理解的是，在其他的实施例中，壳体10可以为其他形状或其他材质，例如可以为铝制壳体，可以为方形壳体等，电芯20可以为其他形状，例如可以为叠片电芯等。

本申请实施例提供的电芯结构中，壳体设置有内腔以及至少一个开口，内腔用于容置电芯，封装膜设置于壳体外，封装膜的开口覆盖部覆盖于壳体的开口，使得封装膜与壳体密封连接，传感器的一端设置于壳体内的电芯，用于获取电芯的检测数据，传感器组件的另一端从开口覆盖部引出，用于将电芯的检测数据传输给外部设备。上述电芯结构的传感器组件穿设于壳体的开口和封装膜的开口覆盖部，简化了传感器组件植入电芯的过程，并且能够保护传感器组件不易损坏。进一步地，采用壳体和封装膜对电芯进行组合封装，简化了电芯封装和拆解的过程。

请参阅图5至图6，基于上述实施例提供的电芯结构100，本申请实施例还提供一种电芯测试方法，该方法用于采用上述的电芯结构100对电芯的性能表现进行检测或测试，获得的测试或检测的数据用于建立合理的电池管理系统以对电池使用状态进行实施监测和控制，从而提高电池在实际使用工况中的性能，其中，对电芯结构100进行测试或检测的内容包括但不限于：检测电池运行时的内部状态，如温度分布、压力、电位变化、产气情况等。包括下列的步骤S110至步骤S130。

步骤S110，提供壳体。

在本实施例中，提供壳体10用于容置电芯20，壳体10为圆柱形的不锈钢壳体，其具有用于容置电芯20的内腔12。壳体10具有周壁101、顶端103以及底端105，在步骤S110中，将壳体10去除顶端103与底端105以形成第一开口141以及第二开口143，正极耳50穿设于第一开口141，负极耳60穿设于第二开口143。

步骤S120，提供电芯，将传感器组件植入电芯。

在本实施例中，提供电芯20并将传感器组件40植入电芯20，以获取电芯20的检测数据。电芯20可以为圆柱形卷芯，电芯20的型号可以是18650电芯。传感器组件40的一端设置于电芯20以获取电芯20的检测数据，另一端用于传输获取到的电芯20的检测数据。检测部42设置于电芯20，用于获取电芯20的检测数据，检测部包括温度传感器、压力传感器以及参比电极中的至少一个，检测数据包括以下数据的至少一个：温度、压力、气压、以及电势能的至少一个。传感器组件40包括检测部42以及引线44，引线44的一端连接于检测部42，用于传输电芯20的检测数据。

步骤S130，将电芯设置于壳体的内腔中。

在本实施例中，将电芯20设置于壳体10的内腔12中，使得传感器组件40的检测部42设置于壳体10内，传感器组件40的引线44穿设于第一开口141以传输在壳体10内获取到的电芯20的检测数据。

步骤S140，将封装膜设置在壳体之外。

在本实施例中，将封装膜40从壳体10的一侧进行包裹，并在壳体10的周壁101、顶端103以及底端105进行热压封装，封装膜30的边缘与壳体10之间的间距小于5mm，使得封装膜30包裹住壳体10。封装膜30具有开口覆盖部32，两个开口覆盖部32分别覆盖于第一开口141以及第二开口143。进一步地，传感器组件40的引线44穿设于开口覆盖部32，用于传输电芯20的检测数据。然后对封装膜30进行热压封装，使周壁包裹部38以及开口覆盖部32共同形成密闭的容纳空间39。

因此，本申请实施例提供的上述电芯测试方法中，通过提供壳体10，在壳体10设有至少一个开口14，提供电芯20将传感器组件40植入电芯20，以使传感器组件40的一端设置于电芯20，另一端用于获取检测数据，将电芯20设置于壳体10的内腔12中并将封装膜30设置在壳体10之外，使得封装膜30包裹住壳体10，并使传感器组件40的引线穿设于封装膜30。上述电芯测试方法通过将传感器组件40植入电芯20后再对电芯20进行封装，简化了传感器组件40植入电芯20的过程，并且能够保护传感器组件20不易损坏。进一步地，采用壳体10和封装膜30对电芯20进行组合封装，简化了电芯20封装和拆解的过程。

请参阅图7，本申请实施例还提供一种电芯测试方法，该方法包括下列的步骤S210至步骤S260。

步骤S210，提供壳体。

步骤S220，提供电芯，将传感器组件植入电芯。

步骤S230，将电芯设置于壳体的内腔中。

在本实施例中，步骤S210至步骤S230的具体实施，可以参考上文实施例所提供的步骤S110至步骤S130的阐述，此处不再一一赘述。

步骤S240，将封装膜设置在壳体之外。

在本实施例中，步骤S240的具体实施，可以参考上文实施例所提供的步骤S140的阐述，此处不再一一赘述。

进一步地，在本实施例中，由于电芯20在测试的过程中可能会释放出一些气体，对后续的分析有很大的帮助，因此，在一些实施例中，周壁包裹部38包括环绕部381以及气袋部383，将气袋部383与环绕部381共同环绕在壳体10的周壁105外，气袋部383用于容置电芯20在测试过程中释放的气体。在本申请实施例中，气袋部383连接于环绕部381，气袋部383朝向壳体10的一侧设有凹槽3833，凹槽3833用于容置电芯20在测试过程中释放的气体，能够极其方便的对电芯20的产气量和抽取气体进行气体成分测试。

然后对封装膜30进行热压封装，使环绕部381、气袋部383以及开口覆盖部32共同形成密闭的容纳空间39。在电芯20发生热失控后，用激光或者热切割工艺切除气袋部383，以使气袋部383与环绕部381分离以便后续对电芯20的产气量和抽取气体进行气体成分测试。在切除所述气袋部383的同时，使所述气袋部383形成密闭空间、且密封所述环绕部381，以使所述环绕部381及所述开口覆盖部32共同形成密闭的容纳空间。当气袋部383形成密闭空间后，电芯20所产生的气体被密闭在内，有利于后续对电芯20的产气量以及产气成分进行分析。

步骤S250，基于传感器组件的检测数据，获取目标检测数据。

在本实施例中，引线44穿设于第一开口覆盖部321的一端可以设有数据接口，用于与外部终端设备进行连接，以使检测数据传输至终端设备。检测部42包括温度传感器、压力传感器以及参比电极中的至少一个，目标检测数据可以包括温度数据、压力数据以及电势能数据。温度传感器用于检测电芯20的温度以得到电芯20的温度数据，压力传感器用于检测电芯20受到的压力以得到电芯20的压力数据，参比电极用于测试电芯20的电极电势以得到电芯20的电势能数据。

因此，本申请实施例提供的上述电芯测试方法中，通过提供壳体10，在壳体10设有至少一个开口14，提供电芯20将传感器组件40植入电芯20，以使传感器组件40的一端设置于电芯20，另一端用于获取检测数据，将电芯20设置于壳体10的内腔12中并将封装膜30设置在壳体10之外，使得封装膜30包裹住壳体10，并使传感器组件40的引线穿设于封装膜30。上述电芯测试方法通过将传感器组件40植入电芯20后再对电芯20进行封装，简化了传感器组件40植入电芯20的过程，并且能够保护传感器组件20不易损坏。进一步地，采用壳体10和封装膜30对电芯20进行组合封装，简化了电芯20封装和拆解的过程。进一步地，封装膜30设有气袋部383，能够对电芯20的产气量和抽取气体进行气体成分测试，提高检测的准确度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。