CN107449543A - 硬壳二次电芯内压检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬壳二次电芯内压检测装置，其包括硬壳电芯、焊接连接管、卡箍、软管和传感器；焊接连接管的一端与硬壳电芯密封连接，另一端通过卡箍与软管的一端密封连接；软管的另一端与传感器密封连接。与现有技术相比，本发明硬壳二次电芯内压检测装置实现了硬壳电芯和传感器之间绝对可靠的气密性，有效防止了电芯在循环和存储过程中产生的气体对传感器进行腐蚀，实现了传感器示数的准确和可靠，可以在整个循环和存储过程中实现对硬壳电芯的内部压力监控。

Description

硬壳二次电芯内压检测装置

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，更具体地说，涉及一种硬壳二次电芯内压检测装置。

背景技术

锂离子电池已经被广泛应用于笔记本电脑、摄像机、移动通讯终端及电动汽车等产品上。随着科技的发展，对锂离子电池也提出了更高的要求，特别是电动汽车，为了满足其续航能力和行驶安全，对锂离子电池提出了能量密度高、安全性能好等非常苛刻的要求。

磷酸铁锂电池虽然安全性能好，但无法满足电动汽车对能量密度的要求，三元材料电池以其能量密度高等优点而受到人们的广泛关注。但是，以三元材料作为动力电池的阴极材料时，电芯内部容易在循环和存储过程中产生大量的气体，从而造成电芯鼓胀、漏液甚至爆炸的风险。因此，急需一种方法来检测硬壳电芯在循环和存储过程中内部压力的变化。

目前，电芯内压检测方法有形变法和开口法。例如，有人提出了一种圆柱密封电芯内压值的检测方法，这种方法采用电阻应变片测量电芯外壳由于电芯内压变化而引起的微应变量，来计算电芯内压值。虽然采用形变法检测电芯的内压避免了对电芯的破坏，但是硬壳电芯的不一致性使得采用形变法来换算内压存在很大的误差；同时，如果电芯在高温下进行循环和存储，电芯外壳以及电阻应变片会受到一定程度地影响。采用开口法检测电芯内压，能够将硬壳电芯内部压力的信息直接传递到传感器进行显示，因此具有准确、可靠等优点。但是，开口法需要将电芯和内压测定传感器部连接，才能将输出信号输出到计算机上，如何将电芯和内压测定传感器部连接才能保证绝对可靠的气密性就成为了新的问题，同时，电解液对传感器的腐蚀性问题也需要考虑。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的硬壳二次电芯内压检测装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能够保证硬壳电芯和传感器之间绝对可靠气密性的硬壳二次电芯内压检测装置，以提高电芯内压检测的准确性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种硬壳二次电芯内压检测装置，其包括硬壳电芯、焊接连接管、卡箍、软管和传感器；焊接连接管的一端与硬壳电芯密封连接，另一端通过卡箍与软管的一端密封连接；软管的另一端与传感器密封连接。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述硬壳电芯包括顶盖，顶盖上设置有注液口；焊接连接管与硬壳电芯密封连接的一端为焊接端，焊接端通过激光焊接的方式密封连接在顶盖的注液口上。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述顶盖和焊接连接管的材质均为铝材，且焊接端的尺寸和顶盖的注液口尺寸相匹配。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述焊接连接管与软管密封连接的一端为卡接端，卡接端设置有双层倒钩。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述卡箍包括套住卡接端的下卡箍和套住软管一端的上卡箍；下卡箍的一端设有卡脚，卡脚卡住双层倒钩中离软管较远的一层倒钩；下卡箍的另一端通过螺纹与上卡箍连接；软管的端部被上卡箍和下卡箍挤压套接在卡接端的双层倒钩上。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述卡接端的双层倒钩为在焊接连接管的外表面设置的两圈凸起；凸起朝向软管的一面为曲面或斜面，背向软管的一面为垂直于管壁的卡接平面。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述软管与焊接连接管的密封连接处、以及位于密封连接处前后位置的焊接连接管段和软管段中，均注有防止传感器被腐蚀的低挥发性液体。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述焊接连接管在靠近硬壳电芯的管段上弯出一个小于90度的弯角，焊接连接管中的低挥发性液体不超过弯角的位置。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述低挥发性液体为硅油、离子液体或机油。

作为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的一种改进，所述软管采用特氟龙材料制成。

与现有技术相比，本发明硬壳二次电芯内压检测装置实现了硬壳电芯和传感器之间绝对可靠的气密性，有效防止了电芯在循环和存储过程中产生的气体对传感器进行腐蚀，实现了传感器示数的准确和可靠，可以在整个循环和存储过程中实现对硬壳电芯的内部压力监控。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明硬壳二次电芯内压检测装置及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的装配示意图。

图2为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的焊接连接管的卡接端示意图。

图3为本发明硬壳二次电芯内压检测装置的焊接连接管的卡接端和软管连接处的局部放大剖视图。

图4为本发明实施例1的空壳内压曲线图。

图5为本发明实施例2的硬壳电芯内压曲线图。

具体实施例

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1至图3，本发明硬壳二次电芯内压检测装置包括硬壳电芯10、焊接连接管20、卡箍30、软管40和传感器50。其中，焊接连接管20的一端与硬壳电芯10密封连接，另一端通过卡箍30与软管40的一端密封连接；软管40的另一端与传感器50密封连接。

硬壳电芯10包括顶盖12，顶盖12上设置有注液口。

焊接连接管20为两端分别与硬壳电芯10、软管40连接的金属管，其中，与硬壳电芯10密封连接的一端为焊接端22，与软管40密封连接的一端为卡接端24。焊接连接管20还在靠近焊接端22的管段上弯出一个弯角A，弯角A的角度小于90度。焊接端22的尺寸和顶盖12的注液口尺寸相匹配。连接时，焊接端22通过激光焊接密封连接在顶盖12的注液口上。由于顶盖12和焊接连接管20的材质均为铝材，因此便于实现密封连接。卡接端24设置有双层倒钩，即在焊接连接管20的外表面设置两圈凸起240。凸起240朝向软管40的一面为曲面或斜面242，背向软管40的一面为垂直于管壁的卡接平面244。

卡箍30包括下卡箍32和上卡箍34。下卡箍32为一端设有卡脚320的套管，上卡箍34通过螺纹与下卡箍32未设卡脚320的一端连接。组装时，用下卡箍32套住焊接连接管20的卡接端24，使其卡脚320卡住离软管40较远的凸起240的卡接平面244；用上卡箍34套住软管40的端部，然后将软管40插入下卡箍32与卡接端24之间；通过螺纹旋转连接上卡箍34和下卡箍32，螺纹旋转时产生的力将软管40挤压套接在卡接端24的双层倒钩上。由于软管40的内径被两圈凸起240撑大，因此软管40可以依靠自身的收缩力实现气液密封；同时，双层倒钩能够很好地卡住软管40，使其不会轻易和卡接端24分离。可见，设置有双层倒钩的卡接端24与卡箍30配合，能够有效保证上卡箍32和下卡箍34相对挤压，确保焊接连接管20和软管40之间连接的气液密封性。

软管40的另一端与传感器50密封连接。在与传感器50连接前，需要先向软管40中注入低挥发性液体，当液体进入焊接连接管20内部且不超过弯角A的位置时，停止注入，并将软管40与传感器50连接。此时，软管40与焊接连接管20的密封连接处、以及位于密封连接处前后位置的焊接连接管段和软管段中，均注有防止传感器50被腐蚀的低挥发性液体，且焊接连接管20中的低挥发性液体不超过弯角A的位置。上述低挥发性液体为硅油、离子液体或机油，其中硅油是优选，原因是硅油稳定且蒸汽压很低，不会对电芯性能造成影响。

为了避免软管40在高温高压下膨胀导致液面回缩漏气，软管40一般采用具有一定硬度的材料，比如特氟龙材料。特氟龙材料的优点是耐高温(>200℃)、耐腐蚀，且在高温高压下膨胀很小。

以下通过实施例说明本发明硬壳二次电芯内压检测装置的组装以及使用。

实施例1、

采用本发明硬壳二次电芯内压检测装置进行空壳在线内压检测：

将焊接连接管20的焊接端22焊接在硬壳电芯10空壳的注液口上，将焊接连接管20在焊接端22上方1cm处弯曲100度(即制成80度的弯角A)。用下卡箍32套住焊接连接管20的卡接端24，用上卡箍34套住软管40的一端，将软管40插入下卡箍32与卡接端24之间，通过螺纹旋转连接上卡箍34和下卡箍32，使得软管40的端部被挤压锁紧。用泵向硬壳电芯10的空壳中注入0.3MPa的空气，将硅油从软管40未连接的一端注入到接近但不超过焊接连接管20弯角A的位置。然后将软管40和传感器50连接。

实施例2、采用本发明硬壳二次电芯内压检测装置进行在线内压检测：

采用正常的工艺流程进行硬壳电芯10的制作，只是在硬壳电芯10化成后，将原本需要焊接的密封钉改为焊接焊接连接管20的焊接端22。由于其他组装步骤与实施例1相同，此处不再赘述。

检测时，将实施例1的空壳置于85℃烘箱，实施例2的硬壳电芯置于60℃烘箱中，将传感器50置于烘箱外，连接线路进行在线内压监控。实施例1测得的空壳内压曲线如图4所示，实施例2测得的硬壳电芯内压曲线如图5所示。

从图4和图5可以看出：

1)空壳的内压测试结果显示，空壳的内压一直维持在0.326MPa左右，说明该检测装置不漏气；

2)硬壳电芯的内压测试结果显示，该检测装置能够监控硬壳电芯在整个存储过程中的内压走势；因此，采用本发明硬壳二次电芯内压检测装置对硬壳电芯进行存储和循环的内压监控，得到的内压数据可以用来建立模型，对硬壳电芯的使用寿命进行预估。

通过以上描述可知，本发明硬壳二次电芯内压检测装置至少具有以下优点：

1)采用焊接的方式将焊接连接管20的焊接端22焊接在硬壳电芯10的注液口上，且焊接连接管20的焊接端22尺寸和硬壳电芯10的注液口尺寸匹配，保证了焊接连接管20和注液口之间的气密性；

2)在焊接连接管20的卡接端24和软管40之间设置了卡箍30，且在焊接连接管20的卡接端24设置了双层倒钩，从而保证了焊接连接管20和软管40之间不漏液体；

3)软管40中注入低挥发性液体后与传感器50连接，避免了硬壳电芯10在存储和循环过程中产生的气体腐蚀传感器50；

4)由于采用软管40连接，传感器50可以置于烘箱外部，保证了传感器50的示数准确和使用寿命。

综上所述，本发明硬壳二次电芯内压检测装置结构简单、气密性好，能够很好地保证硬壳电芯10在存储和循环过程中的内压测试需求，可用于锂离子电池、钠离子电池、锂-硫电池、锂-空气电池等各类电池的内部压力检测。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施例进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施例，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：包括硬壳电芯、焊接连接管、卡箍、软管和传感器；焊接连接管的一端与硬壳电芯密封连接，另一端通过卡箍与软管的一端密封连接；软管的另一端与传感器密封连接。

2.根据权利要求1所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述硬壳电芯包括顶盖，顶盖上设置有注液口；焊接连接管与硬壳电芯密封连接的一端为焊接端，焊接端通过激光焊接的方式密封连接在顶盖的注液口上。

3.根据权利要求2所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述顶盖和焊接连接管的材质均为铝材，且焊接端的尺寸和顶盖的注液口尺寸相匹配。

4.根据权利要求1所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述焊接连接管与软管密封连接的一端为卡接端，卡接端设置有双层倒钩。

5.根据权利要求4所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述卡箍包括套住卡接端的下卡箍和套住软管一端的上卡箍；下卡箍的一端设有卡脚，卡脚卡住双层倒钩中离软管较远的一层倒钩；下卡箍的另一端通过螺纹与上卡箍连接；软管的端部被上卡箍和下卡箍挤压套接在卡接端的双层倒钩上。

6.根据权利要求4所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述卡接端的双层倒钩为在焊接连接管的外表面设置的两圈凸起；凸起朝向软管的一面为曲面或斜面，背向软管的一面为垂直于管壁的卡接平面。

7.根据权利要求1所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述软管与焊接连接管的密封连接处、以及位于密封连接处前后位置的焊接连接管段和软管段中，均注有防止传感器被腐蚀的低挥发性液体。

8.根据权利要求7所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述焊接连接管在靠近硬壳电芯的管段上弯出一个小于90度的弯角，焊接连接管中的低挥发性液体不超过弯角的位置。

9.根据权利要求7所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述低挥发性液体为硅油、离子液体或机油。

10.根据权利要求1所述的硬壳二次电芯内压检测装置，其特征在于：所述软管采用特氟龙材料制成。