CN109142562A - 一种软包锂电池内部气体的收集及分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软包锂电池内部气体的收集及分析装置，属于锂电池内部气体分析领域，包括盒体、进气管、出气管、取气针以及抽气管；盒体包括上盒体与下盒体；下盒体中间位置设有电池放置槽；上盒体覆盖于下盒体上，并密封电池放置槽；上盒体上还设有进气管口、出气管口、取气针孔以及抽气管口；抽气管安装于抽气管口处，一端连通于电池放置槽，另一端连通于抽气泵的入口；抽气管上设有第三气密阀门与压力传感器，并且压力传感器位于第三气密阀门与上盒体之间，本发明装置能准确检测出处实际锂离子电池中的副产物种类。

Description

一种软包锂电池内部气体的收集及分析装置

技术领域

本发明涉及软包锂电池内部气体的收集及分析装置，尤其涉及锂电池内部气体分析领域。

背景技术

锂离子电池因其输出电压高、无记忆效应、使用时间长、绿色环保等优点，已经广泛用于便携式设备中。随着世界各国对新能源汽车的大力扶持与推广，近些年来锂离子电池在电动汽车领域得到了迅猛发展。在锂离子电池的储存以及充放电过程中，由于各类化学反应的存在，电池内部容易生成气体。这些气体的产生会严重影响电池的循环性能及容量，同时也会带来安全问题。因此，对这些气体进行收集分析，有助于分析电池内部的副反应状况，帮助研究抑制电池内部产气的处理手段，从而进一步提升电池性能。

中国专利CN107727756A一种锂离子电池内部产生的气体的原位气相色谱测试装置，包括载气供气单元、惰性气体供气单元、供电单元、包含锂离子电芯的反应单元、气体收集单元、气相色谱仪和数据采集与处理单元，载气供气单元与气相色谱仪连接，惰性气体供气单元与反应单元连接，供电单元与反应单元连接，气体收集单元的入口端与反应单元连接，气体收集单元的出口端与气相色谱仪连接，气相色谱仪、供电单元、反应单元均与数据采集与处理单元连接。虽然能够检测锂电池内部的气体，但其检测的锂离子电池属于现配，如若检测锂离子电池内部产生的气体，需要等待较长时间；且由于环境等原因使得锂电池内部的副反应不能准确反映实际锂离子电池副产物气体情况。

发明内容

本发明提供一种软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其能准确检测出处实际锂离子电池中的副产物种类。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种软包锂电池内部气体的收集及分析装置，包括盒体、进气管、出气管、取气针以及抽气管；

盒体包括上盒体与下盒体；所述下盒体中间位置设有电池放置槽；所述上盒体覆盖于所述下盒体上，并密封所述电池放置槽；

所述上盒体上还设有进气管口、出气管口、取气针孔以及抽气管口；进气管安装于所述进气管口处，所述进气管一端连通于所述电池放置槽，所述进气管另一端连通于惰性气源；所述进气管上设有第一气密阀门；所述出气管安装于所述出气管口处，所述出气管一端连通于所述电池放置槽，所述出气管的另一端连通于气相色谱仪；所述出气管上设有第二气密阀门；所述取气针安装于所述取气针孔处，所述取气针的针尖朝向电池放置槽，并能发生朝向所述电池放置槽方向的位移；所述抽气管安装于所述抽气管口处，所述抽气管一端连通于所述电池放置槽，所述抽气管另一端连通于抽气泵的入口；所述抽气管上设有第三气密阀门与压力传感器，并且所述压力传感器位于所述第三气密阀门与所述上盒体之间。

作为本发明改进的技术方案，还包括在所述下盒体在与所述上盒体接触的面上设置密封圈；所述上盒体与所述下盒体在所述密封圈的外围均留有密封边缘；所述上盒体的所述密封边缘与所述下盒体的所述密封边缘均设有螺栓孔；所述上盒体与所述下盒体通过螺栓、螺母与所述螺栓孔的配合相连接。

作为本发明改进的技术方案，所述上盒体与所述下盒体均由金属或塑料制备而成。

作为本发明改进的技术方案，所述第一气密阀门、所述第二气密阀门与所述第三气密阀门均由防腐蚀衬氟聚合物制备而成。

作为本发明改进的技术方案，所述压力传感器连接于外部电脑。

作为本发明改进的技术方案，所述惰性气源提供的气体为氦气。

本发明的另一目的是提供软包锂电池内部气体的收集及分析方法，包括如下步骤：

S1.将待测软包锂电池放入电池放置槽中，盖上上盒体，密封上盒体与下盒体；

S2.随后打开第三气密阀门，开启外部真空泵，待电池放置槽形成真空后，关闭第三气密阀门；

S3.外力推动取气针，取气针朝向电池放置槽移动并戳破待测软包锂电池的表面，使软包锂电池的内部产气进入电池放置槽中，压力传感器检测电池放置槽中气压；

S4.打开第一气密阀门和第二气密阀门，通过进气管往盒体内部输送惰性气体，使得软包锂电池的内部产气从出气口传输至气相色谱仪，进行气体分析。

有益效果

检测时软包锂电池放置在盒体内，整个装置可以确保密封性，不需要借助惰性气氛手套箱实现外部气氛的隔绝；软包锂电池内部产气的输送通过从进气管输入惰性气体将内部产气从出气口输出，这样即使电池内部仅产生微量气体，也可进行检测；气密阀门由防腐蚀衬氟聚合物构成，该聚合物可确保阀门不被腐蚀性气体腐蚀，更好地防止漏气；压力传感器与电脑相连，可记录盒体内气压变化，判断盒内气体含量。

附图说明

图1绘示本发明实施例装置结构示意图；

图中，1、上盒体；2、下盒体；3、进气管；4、出气管；5、抽气管；6、螺栓；7、第一气密阀门(进气管)；8、第二气密阀门(出气管)；9、第三气密阀门(抽气管)；10、取气针；11、压力传感器；12、惰性气源；13、抽气泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

如图1所示，一种软包锂电池内部气体的收集及分析装置，包括盒体、进气管、出气管、取气针以及抽气管；

盒体包括上盒体与下盒体；下盒体中间位置设有电池放置槽；上盒体覆盖于下盒体上，并密封电池放置槽；

上盒体上还设有进气管口、出气管口、取气针孔以及抽气管口；进气管安装于进气管口处，一端连通于电池放置槽，另一端连通于惰性气源，惰性气源提供的气体为氦气；进气管上设有第一气密阀门；出气管安装于出气管口处，一端连通于电池放置槽，另一端连通于气相色谱仪；出气管上设有第二气密阀门；取气针安装于取气针孔处，取气针的针尖朝向电池放置槽，并能发生朝向电池放置槽方向的位移；抽气管安装于抽气管口处，一端连通于电池放置槽，另一端连通于抽气泵的入口；抽气管上设有第三气密阀门与压力传感器，并且压力传感器位于第三气密阀门与上盒体之间，第一气密阀门、第二气密阀门与第三气密阀门均由防腐蚀衬氟聚合物制备而成，压力传感器连接于外部电脑。

本发明装置还包括在下盒体在与上盒体接触的面上设置密封圈；上盒体与下盒体在密封圈的外围均留有密封边缘；上盒体的密封边缘与下盒体的密封边缘均设有螺栓孔；上盒体与下盒体通过螺栓、螺母与螺栓孔的配合相连接，上盒体与下盒体均由金属或塑料制备而成。

抽气管上连接的压力传感器能准确反馈盒体内部空间气体量的变化，使得该气体收集分析装置可以准确判断待测电池内部产生的气体的量。

如图1所示，将待测软包锂电池放入下盒体中，盖上上盒体，将四周的固定密封件(螺母、螺栓以及螺栓孔)固定密封好。

随后打开第三气密阀门，打开真空泵，待压力传感器的压力低至一定程度数值稳定，则证明气密性完好，确认密封完好，内部为真空状态后，关闭第三气密阀门。

然后用取气针戳破待测软包锂电池的表面，使电池(本文中电池均指软包锂电池)的内部产气进入盒体形成的密封空间(电池放置槽)，通过抽气管上的压力传感器判断气体含量(即通过压力值判断气体量)。

最后打开第一气密阀门和第二气密阀门，通过进气管往盒体内部输送惰性气体，使得电池的内部产气从出气口传输至气相色谱仪，进行气体分析。

在具体实施例中，所需测试的电芯可以为软包聚合物电芯；

本发明装置可与市面上能够买到的气相色谱仪进行协同操作以构成软包锂电池的内部产气收集分析装置，有效排除外界杂质气体的影响，准确收集分析胀气软包锂电池内部产气的组成。

实施例2

本实施例还提供软包锂电池内部气体的收集及分析方法，包括如下步骤：

S1.将待测软包锂电池放入电池放置槽中，盖上上盒体，密封上盒体与下盒体；

S2.随后打开第三气密阀门，开启外部真空泵，待电池放置槽形成真空后，关闭第三气密阀门；

S3.外力推动取气针，取气针朝向电池放置槽移动并戳破待测软包锂电池的表面，使软包锂电池的内部产气进入电池放置槽中，压力传感器检测电池放置槽中气压；

S4.打开第一气密阀门和第二气密阀门，通过进气管往盒体内部输送惰性气体，使得软包锂电池的内部产气从出气口传输至气相色谱仪，进行气体分析。

该方法检测时软包锂电池放置在盒体内，整个装置可以确保密封性，不需要借助惰性气氛手套箱实现外部气氛的隔绝；软包锂电池内部产气的输送通过从进气管输入惰性气体将内部产气从出气口输出，这样即使电池内部仅产生微量气体，也可进行检测；气密阀门由防腐蚀衬氟聚合物构成，该聚合物可确保阀门不被腐蚀性气体腐蚀，更好地防止漏气；压力传感器与电脑相连，可记录盒体内气压变化，判断盒内气体含量。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其特征在于，

包括盒体、进气管、出气管、取气针以及抽气管；

盒体包括上盒体与下盒体；所述下盒体中间位置设有电池放置槽；

所述上盒体覆盖于所述下盒体上，并密封所述电池放置槽；

所述上盒体上还设有进气管口、出气管口、取气针孔以及抽气管口；所述进气管安装于所述进气管口处，所述进气管一端连通于所述电池放置槽，所述进气管另一端连通于惰性气源；所述进气管上设有第一气密阀门；所述出气管安装于所述出气管口处，所述出气管一端连通于所述电池放置槽，所述出气管的另一端连通于气相色谱仪；所述出气管上设有第二气密阀门；所述取气针安装于所述取气针孔处，所述取气针的针尖朝向电池放置槽，并能发生朝向所述电池放置槽方向的位移；所述抽气管安装于所述抽气管口处，所述抽气管一端连通于所述电池放置槽，所述抽气管另一端连通于抽气泵的入口；所述抽气管上设有第三气密阀门与压力传感器，并且所述压力传感器位于所述第三气密阀门与所述上盒体之间。

2.根据权利要求1所述的软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其特征在于，还包括在所述下盒体在与所述上盒体接触的面上设置密封圈；所述上盒体与所述下盒体在所述密封圈的外围均留有密封边缘；所述上盒体的所述密封边缘与所述下盒体的所述密封边缘均设有螺栓孔；所述上盒体与所述下盒体通过螺栓、螺母与所述螺栓孔的配合相连接。

3.根据权利要求1所述的软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其特征在于，所述上盒体与所述下盒体均由金属或塑料制备而成。

4.根据权利要求1所述的软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其特征在于，所述第一气密阀门、所述第二气密阀门与所述第三气密阀门均由防腐蚀衬氟聚合物制备而成。

5.根据权利要求1所述的软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其特征在于，所述压力传感器连接于外部电脑。

6.根据权利要求1所述的软包锂电池内部气体的收集及分析装置，其特征在于，所述惰性气源提供的气体为氦气。

7.基于权利要求1-6任一所述装置的软包锂电池内部气体的收集及分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将待测软包锂电池放入电池放置槽中，盖上上盒体，密封上盒体与下盒体；

S2.随后打开第三气密阀门，开启外部真空泵，待电池放置槽形成真空后，关闭第三气密阀门；

S3.外力推动取气针，取气针朝向电池放置槽移动并戳破待测软包锂电池的表面，使软包锂电池的内部产气进入电池放置槽中，压力传感器检测电池放置槽中气压；

S4.打开第一气密阀门和第二气密阀门，通过进气管往盒体内部输送惰性气体，使得软包锂电池的内部产气从出气口传输至气相色谱仪，进行气体分析。