测试探针的制作方法

1.本技术涉及电池测试工具技术领域，特别涉及一种测试探针。


背景技术：

2.在评估锂离子电池安全性的各种滥用条件中，针刺是最为苛刻的滥用条件之一，也是锂离子电池安全测试的常见失效形式之一。对于由针刺引起的内短路，进而引发热失控的现象，近年来，人们进行了大量的研究，包括测试条件的影响、荷电态的影响、正负极材料/隔膜/电解液的影响、热电耦合仿真等，对于针刺安全性的改善提供了一些可供参考的数据，但对于针刺时电池热失控过程的研究尚不深入，且缺乏有效的研究手段。
3.目前对于针刺热失控过程的监控主要包括，正负极电压、正极温度、负极温度、针孔处温度、电池壳体温度等，测试过程中主要采用在电池外部布控热电偶的方式测得，也可有用红外热成像仪监测电池的温度分布及变化，以得到相对较全面的温度数据。针刺瞬间会产生大电流放电，且针孔处的温度迅速升高，该过程对于是否能够引起热失控起着决定性的作用，因此，迫切需要研究手段监控该过程中电池内部的温度变化。然而对于针刺时电池内部的温度变化，由于缺乏行之有效的测试工具导致无法对其进行深入研究。


技术实现要素：

4.本技术公开了一种测试探针，用于在针刺过程中检测电池内部的温度变化。
5.为达到上述目的，本技术提供以下技术方案：
6.一种测试探针，该测试探针包括针头以及与所述针头连接的针杆，沿所述针杆的轴向，所述针杆至少分为两个分体部件；所述针头的内部设有第一空腔，所述针杆内部设有第二空腔，第一空腔内和/或第二空腔用于放置传感器。
7.采用本技术技术方案可达到如下技术效果：
8.本技术提供的测试探针，包括具有第一空腔的针头和具有第二空腔的针杆，针头与针杆连接，且针杆在沿其轴向的方向可分为至少两个分体部件，在组装时，可将用于测试的传感器安装在针头的第一空腔内和/或针杆的第二空腔内，由此，在利用该测试探针对电池进行针刺实验时，通过将传感器放置在针头或针杆内即可测试电池内部针头和/或针杆处的温度变化。同时，该测试探针的针杆部分可沿轴向打开，可方便放置传感器或者调节传感器的位置。
附图说明
9.图1为本技术一种实施例的测试探针的结构示意图；
10.图2为本技术一种实施例的测试探针的拆分结构示意图；
11.图3为本技术一种实施例的针杆的结构示意图；
12.图4为本技术一种实施例的针头内部的结构示意图；
13.图5为本技术一种针刺实验中电池不同位置的温度测试图；
14.图6为本技术另一种针刺实验中电池不同位置的温度测试图。
15.附图标号：11-针头；12-针杆；121-分体部件；122-避让口；123-第一缺口； 124-第二缺口；13-固定部；14-导热固定件。
具体实施方式
16.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通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，都属于本技术保护的范围。
17.图1为本技术一种实施例的测试探针的结构示意图，图2为本技术一种实施例的测试探针的拆分结构示意图。如图1和图2所示，本技术实施例提供了一种测试探针，该测试探针包括针头11以及与针头11连接的针杆12，沿针杆 12的轴向，针杆12至少可分为两个分体部件121。针头11的内部设有第一空腔，针杆12内部设有第二空腔，用于测试的传感器设于第一空腔内和/或第二空腔内。
18.其中，传感器可为温度传感器，例如热电偶。
19.本技术实施例提供的测试探针，包括具有第一空腔的针头和具有第二空腔的针杆，针头与针杆连接，且针杆在沿其轴向的方向可分为至少两个分体部件，在组装时，可将用于测试的传感器安装在针头的第一空腔内和/或针杆的第二空腔内，由此，在利用该测试探针对电池进行针刺实验时，通过将传感器放置在针头或针杆内即可测试电池内部针头和/或针杆处的温度变化。同时，该测试探针的针杆部分可沿轴向打开，可方便放置传感器或者调节传感器的位置。
20.其中，可以理解的是，针头可为圆锥状针头，也可为棱锥状针头；同样，针杆可为圆柱状针杆，也可为棱柱状针杆。为方便加工，在本技术一种实施例中，针头采用圆锥状针头，针杆采用圆柱状针杆。针头与针杆连接时，需共轴线设置。
21.其中，第一空腔和第二空腔之间可相互连通，可便于传感器在第一空腔和第二空腔之间移动。在本技术一种实施例中，第一空腔和第二空腔内可设置多个用于安装传感器的安装位置。
22.如图2所示，在本技术一种实施例中，针杆与针头为可拆卸连接结构。具体的，针杆12与针头11可为螺纹连接结构。其中，可在针杆12的用于与针头11连接的端部设置外螺纹，同时可在针头11的用于与针杆12连接的端部设置内螺纹。除图2所示的螺纹连接外，针杆的每个分体部件121还可分别与针头11铰接，从而实现针杆12的闭合和打开。
23.继续参照图2，由于传感器一般包括传感器本体和与传感器本体连接的测试线，为了方便引出传感器的测试线，在本技术一种实施例中，至少一个所述分体部件121设有用于穿设所述传感器的测试线的避让口122。通过设置避让口122，可使测试线从针杆12的侧壁引出。测试探针的针杆12部分可沿轴向打开，方便传感器的测试线的位置的固定和引出。
24.图3为本技术一种实施例的针杆的结构示意图，如图3所示，在本技术一种实施例中，该针杆12可分为两个分体部件121，当两个分体部件组合后，可形成具有第二空腔的针杆12。设置两个分体部件121，易于加工，且组装方便，结构简单，成本低。
25.一并参照图2和图3，当针杆12设置两个分体部件121时，其中一个分体部件121设
有第一缺口123，另一个分体部件121设有第二缺口124，两个分体部件121组合后，第一缺口123和第二缺口124闭合形成用于穿设测试线的避让口122。
26.继续参照图1，在本技术一种实施例中，该测试探针还包括固定部13，固定部13与针杆12的远离针头11的一端可拆卸连接。通过设置固定部13，可有效固定针杆12，在针刺过程中不发生松动。同时，通过可拆卸连接，便于针杆12的安装固定，方便人工操作，节省时间。
27.在本技术一种实施例中，所述固定部13与所述针杆12为螺纹连接。该连接方式结构简单，连接牢固，便于生产加工。其中，针杆12可设置外螺纹，针头11可设置内螺纹，由此，实现针杆12与针头11的螺纹连接。
28.图4为本技术一种实施例的针头11内的结构示意图，如图4所示，在本技术一种实施例中，针头11的第一空腔内设有用于固定传感器的导热固定件 14。其中，作为一种示例性说明，这在本技术一种实施例中，导热固定件14 可为铜制固定件，例如铜箔，该铜箔例如可架设在第一腔体中。通过设置导热固定件，可方便固定传感器，并且导热固定件的导热性好，可提高传感器检测的准确性。同样的，针杆的第二空腔内也可设置用于固定传感器的导热固定件。其中，可选择在第一空腔和第二空腔的其中一个空腔内设置导热固定件，也可在同时在第一空腔和第二空腔内设置导热固定件。
29.试验例一：对10ah软包电池进行针刺测试
30.温度采集点分别为:正极极耳(t1)、负极极耳(t2)、针孔周侧一(t3)、针孔周侧二(t4)、针头(t5)、针杆(t6)。其中，t1～t4采用外置温度传感器进行测量，t3和t4分布在针孔的周围，以针孔为圆心，t3和t4两者之间的圆周角例如可为90
°
，且t3和t4至针孔的距离的相同。t5和t6采用本技术实施例提供的测试探针进行测试，其中t5所测温度对应的测试探针中，作为传感器的热电偶放置位置距离针头的针尖5mm，固定方式为通过铜箔将热电偶固定在针头内部。t6所测温度对应的测试探针中，作为传感器的热电偶放置在针杆中，位置距离针尖15mm，固定方式为通过ab胶(两液混合硬化胶)直接粘贴在针杆的内壁上。
31.实验中，利用该测试探针对电池进行针刺后，测试探针的针尖穿透电池 2mm。t5所对应的测试点位于电池内部。t6所对应的测试点位于电池的上部。
32.穿透电池后，针尖透出2mm，通过针刺机行程设定控制针的位置，使t5 热电偶位于电池内部。测试结果如图5所示。
33.从图5可以看出，电池针刺后开始温升，温升速度快慢顺序为：针头t5》 针孔周围一t3≈针孔周围二t4》针杆t6，t3、t4、t5、t6温度分别升至最高61.5℃、60.5℃、77.4℃、59.2℃，正负极耳处温度无明显变化；针头t5(即电池内部)温升速率最快，且最高值明显高于其他位置，因此，最能代表电池温度变化。
34.试验例二：对10ah软包电池进行针刺测试
35.温度采集点分别为:正极极耳(t1)、负极极耳(t2)、针孔周侧一(t3)、针孔周侧二(t4)、针头(t5)、针杆(t6)。其中，t1～t4采用外置温度传感器进行测量，t3和t4分布在针孔的周围，以针孔为圆心，t3和t4两者之间的圆周角例如可为90
°
，且t3至针孔的距离小于t4至针孔的距离。t5和t6 采用本技术实施例提供的测试探针进行测试，其中t5所测温度对应的测试探针中，作为传感器的热电偶放置位置距离针头的针尖5mm，固定方式为通过铜箔将热电偶固定在针头内部。t6所测温度对应的测试探针中，作为传感器的热电偶放置在针杆
中，位置距离针尖15mm，固定方式为通过ab胶直接粘贴在针杆的内壁上。
36.实验中，利用该测试探针对电池进行针刺后，测试探针的针尖穿透电池 3mm。t5所对应的测试点位于电池内部。t6所对应的测试点位于电池的上部。
37.穿透电池后，针尖透出3mm，通过针刺机行程设定控制针的位置，使t5 热电偶位于电池内部。测试结果如图6所示。
38.从图6可以看出，温升的速度为：针头t5》针孔周侧一t3》针杆t6》针孔周侧二t4，t3、t4、t5、t6温度分别升至最高59.2℃、55.0℃、74.7℃、60.3℃，正负极耳处温度无明显变化；针头t5(即电池内部)温升速率最快，且最高值明显高于其他位置，因此，最能代表电池温度变化。
39.通过上述针刺实验可以看出，使用本技术的测试探针，在测试时可通过将作为传感器的热电偶放置于针头或针杆内，并通过针刺的行程设定控制测试探针的位置，以使针刺实验中热电偶位于电池内部，即可准确测试电池内部温度，从而能够更加准确、灵敏地反映针刺过程电池内部温升变化，从而准确反应锂离子电池的针刺安全性。同时，本技术实施例的测试探针具有操作简便、可靠性高、成本低廉等特点。
40.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。