郑州电池检测机构：电池膨胀力测试方法与设备

　　电池膨胀力测试是电池研发、尤其是动力电池系统设计与安全评估中至关重要但又常被低估的一环。它连接了电化学过程与机械工程，直接关系到电池的安全性、循环寿命和系统可靠性。

　　测试通常在电芯级别和模组/系统级别进行。

　　1. 电芯级别测试

　　这是基础的研究，用于理解材料行为和筛选设计。

　　方法： 将单个电芯(通常是软包或方形铝壳，便于测量)放置在带有高精度压力传感器的夹具或测试腔体内。在充放电过程中，实时监测电芯表面施加给传感器的力。

　　关键设备：

　　压力传感器： 薄膜式或压电式，量程通常在几百公斤到几吨。

　　恒压力/恒间隙夹具：

　　恒压力模式： 保持对电芯施加固定的夹紧力，测量电芯厚度随SOC的变化(膨胀率)。

　　恒间隙模式： 限制电芯的膨胀空间，测量为抵抗膨胀而产生的反作用力(膨胀力)。

　　集成测试系统： 将压力传感器、夹具与电池测试柜、温控箱集成，实现多通道同步监测(力、电压、电流、温度)。

　　典型测试：

　　不同SOC下的膨胀力曲线： 以低倍率充放电，观察膨胀力随SOC变化的曲线。硅基负极的曲线变化通常比石墨剧烈得多。

　　循环寿命中的膨胀力演化： 在长循环中，观察膨胀力的z大值、z小值以及不可逆增长的趋势。

　　倍率与温度的影响： 测试快充、低温充电等苛刻条件对膨胀力的影响。

　　2. 模组与系统级别测试

　　更接近实际应用，用于验证系统设计的合理性。

　　方法： 在模组的端板或固定螺栓上安装力/应变传感器，或在电芯与端板之间插入压力分布测量膜。

　　关键设备：

　　螺栓预紧力传感器/垫圈式传感器： 直接测量固定螺栓的受力变化。

　　压敏纸/压力分布传感膜： 一次性使用，可以获取整个接触面上的压力分布图像，找出应力集中点。

　　应变片： 贴在模组结构件上，测量其形变来推算受力。

　　典型测试：

　　模组堆叠压力测试： 模拟模组组装过程，测量在不同夹紧扭矩下，电芯的初始压力分布。

　　全生命周期模拟： 对模组进行充放电循环或工况模拟，监测其内部压力分布的变化，验证夹紧系统是否失效(如压力松弛)。

　　热失控蔓延测试中的力监测： 监测热失控发生时，相邻电芯受到的巨大冲击力，用于评估防蔓延结构的设计。

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