CN109765140A - 测量圆柱型电池产气量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种测量圆柱型电池产气量的方法，包括：提供待封口的圆柱型电池电芯和正极盖帽，在所述正极盖帽上打孔；采用经打孔处理后的所述正极盖帽对在所述待封口的圆柱型电池的正极进行封口；在正负极分别焊接正负极黑胶镍极耳；采用耐高温胶带分别对所述正负极黑胶镍极耳进行包裹处理，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，且使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露，得到待测圆柱型电池电芯；提供盛有液体的容器，将所述容器放置在称重仪器的载物台上，将所述待测圆柱型电池电芯浸入所述液体中，且所述所述待测圆柱型电池电芯不触壁，测量所述待测圆柱型电池电芯的产气量。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池产气量测试技术研究领域，尤其涉及一种测量圆柱型电池产气量的方法。
背景技术
近年来，人们对于锂离子电池的容量以及循环寿命需求越来越高，至此，高容量的高镍材料以及硅基材料越来越受企业、科研者的关注，而高镍以及硅基负极循环失效研究尤为居多。对于长循环寿命圆柱型电池而言，虽然材料本身结构特性占主导作用，但随着电池循环的持续，电池内部的产气量也逐渐增多，当产气量增多到一定程度时，圆柱电池内部压强变大，电解液与正负极材料之间的作用就会发生改变，从而影响电池的性能，因此圆柱型电池内部产气量是一个影响电池性能的重要参数，若能对圆柱型电池内部产气量进行有效监控，可以提高圆柱形电池产品良率。通常，为了收集圆柱型电池产生的气体，需采用收集装置手机圆柱型电池内部产气，且收集过程中需保持气体不泄露。该方法存在操作繁琐的问题。所以，寻找一种简便又精确的测量圆柱电池内部产气量的方法尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量圆柱型电池产气量的方法，旨在解决现有技术针对圆柱型电池进行产气量测试的方法操作繁琐的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种测量圆柱型电池产气量的方法，包括以下步骤：
提供待封口的圆柱型电池电芯和正极盖帽，在所述正极盖帽上打孔；
采用经打孔处理后的所述正极盖帽对在所述待封口的圆柱型电池的正极进行封口，组装成圆柱型电池电芯粗产品；在所述圆柱型电池电芯粗产品的正负极分别焊接正极黑胶镍极耳、负极黑胶镍极耳，其中，所述负极黑胶镍极耳延伸至所述正极一端；
采用耐高温胶带分别对所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳进行包裹处理，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，且使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露，得到待测圆柱型电池电芯；
提供盛有液体的容器，将所述容器放置在称重仪器的载物台上，将所述待测圆柱型电池电芯底部朝下浸入所述液体中，且所述待测圆柱型电池电芯不触壁，对所述待测圆柱型电池进行充放电处理，其中，盛有液体的容器的质量标记为m0,将所述待测圆柱型电池电芯浸入所述液体中称得的质量为标记为M，液体的密度标记为ρ，所述待测圆柱型电池电芯的产气量V的计算公式为：V＝(M–m0)/ρ。
本发明提供的测量圆柱型电池产气量的方法，只需将正极盖帽进行打孔处理后，将正负极黑胶镍极耳采用包裹，然后将得到的圆柱型电池电芯采用铝塑膜包封，并浸入盛有液体的容器，通过监控浸入前后称重仪器显示的质量变化，简易、快捷测量圆柱型电池在不同状态下的产气量。该方法不仅操作简单，且能够快速准确地对圆柱型电池的产气量进行测试。
附图说明
图1是本发明实施例提供的正极盖帽打孔后的示意图；
图2是本发明实施例提供的经铝塑膜包封后的待测圆柱型电池电芯的示意图；
图3是本发明实施例提供的产气量测试装置模拟图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
结合图1-3，本发明实施例提供一种测量圆柱型电池产气量的方法，包括以下步骤：
S01.提供待封口的圆柱型电池电芯和正极盖帽，在所述正极盖帽上打孔；
S02.采用经打孔处理后的所述正极盖帽对在所述待封口的圆柱型电池的正极进行封口，组装成圆柱型电池电芯粗产品；在所述圆柱型电池电芯粗产品的正负极分别焊接正极黑胶镍极耳、负极黑胶镍极耳，其中，所述负极黑胶镍极耳延伸至所述正极一端；
S03.采用耐高温胶带分别对所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳进行包裹处理，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，且使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露，得到待测圆柱型电池电芯；
S04.提供盛有液体的容器，将所述容器放置在称重仪器的载物台上，将所述待测圆柱型电池电芯底部朝下浸入所述液体中，且所述待测圆柱型电池电芯不触壁，对所述待测圆柱型电池进行充放电处理，其中，盛有液体的容器的质量标记为m0,将所述待测圆柱型电池电芯浸入所述液体中称得的质量为标记为M，液体的密度标记为ρ，所述待测圆柱型电池电芯的产气量V的计算公式为：V＝(M–m0)/ρ。
本发明实施例提供的测量圆柱型电池产气量的方法，只需将正极盖帽进行打孔处理后，将正负极黑胶镍极耳采用包裹，然后将得到的圆柱型电池电芯采用铝塑膜包封，并浸入盛有液体的容器，通过监控浸入前后称重仪器显示的质量变化，简易、快捷测量圆柱型电池在不同状态下的产气量。该方法不仅操作简单，且能够快速准确地对圆柱型电池的产气量进行测试。
具体的，上述步骤S01中，由于圆柱电池其密闭空间是用钢壳来营造的，钢壳是不会随内部体积的变化而变化的，所以其测产气量就相对复杂，必须先要能把内部气体放出来，然后收集起来，再通过能表征体积变化的铝塑膜来测量产气量大小。鉴于此，本发明实施例采用圆柱型电池电芯测试对应圆柱型电池的产气量。
所述圆柱型电池的型号没有严格限制，可以为常规的圆柱型电池。在采用盖帽对圆柱型电池进行封口处理前，在所述正极盖帽上打孔，以便在正极盖帽上形成孔洞，从而可以在测试过程中将电池内部产生的气体引导出来，通过外包装铝塑膜收集，进而测试得到产气量。打孔处理后的正极盖帽如图1所示。
在一些实施例中，在所述正极盖帽上打孔的步骤中，将所述正极盖帽的焊接正极耳的一面朝上，对所述正极盖帽进行打孔处理，便于在不影响所述正极盖帽整体形状的前提下，形成孔洞。
在所述正极盖帽上形成的孔洞大小不宜过大，若所述孔洞过大，则在测试过程中会有漏液的可能，进而影响测试的准确性。鉴于此，优选的，所述打孔处理形成的孔洞直径为0.5～2mm。
优选的，所述孔洞距离所述正极盖帽的中心1～10mm，以防止打孔过程中电流切断装置(CID)发生翻转，导致电池不能正常工作。
上述步骤S02中，采用经打孔处理后的所述正极盖帽对在所述待封口的圆柱型电池的正极进行封口，可以采用常规方法实现。值得注意的是，封口之前，需注意电池电芯合理放置，以防止电解液溢出。
在所述圆柱型电池电芯粗产品的正负极分别焊接正极极耳、负极极耳。由于后续步骤对电芯进行包封时采用的铝塑膜与圆柱钢壳焊接性较差，因此，本发明实施例所述正极极耳选择正极黑胶镍极耳，所述负极极耳选择负极黑胶镍极耳。
本发明实施例中，焊接的负极黑胶镍极耳延伸至所述正极一端，以便于后续测量排气量时极耳外露，进而通过正负极耳进行对电池进行充放电处理。基于此，所述正极黑胶镍极耳的长度大于所述负极黑胶镍极耳的长度，且两者之差大于等于一个待测圆柱型电池电芯的高度。
在一些实施例中，所述正极黑胶镍极耳的为10～15cm，所述负极黑胶镍极耳的长度为15～20cm。正负极耳的长度，满足正负极耳的黑胶能够完好在电池正极一端外露，并封在外包装铝塑膜上为宜；更优选的，正负极耳的长度能够在电池正极一端外露并对齐(即外露的长度一致)。
上述步骤S03中，由于所述正极黑胶镍极耳长度较长，为了防止在使用过程中所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳错位相接触，导致正负极相连短路，因此，本发明实施例在两极耳可能接触的地方贴上耐高温胶带，防止短路风险。作为更优选实施例，除了外露的极耳顶端外(以便于外界相连，实现电池的正常充放电)，对所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳的其他部位进行包裹处理。
所述耐高温胶带为粘性较大的耐高温胶带，可以有效防止短路；同时，所述耐高温胶带能够承受一定的高温条件，在高温(大于等于120℃)条件下不熔化(即：所述耐高温胶带选自至少在温度为120℃的条件下不熔化的耐高温胶带)，从而提高安全性能。在优选实施例中，所述耐高温胶带选自PI高温胶、PET高温胶中的一种。优选的，耐高温胶带具有优异的耐高温性能，且粘性较好，能够有效防止短路。
进一步的，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，将圆柱型电池电芯密封包覆，隔绝外界水氧渗入所述铝塑膜形成的包覆袋内，包封后的电芯如图2所示。
本发明实施例中，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理的过程中，使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露。优选的，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，且使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露的步骤中，所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳齐头。
上述步骤S04中，采用重量法对待测圆柱型电池电芯进行产气量测试。如图3所示，本发明实施例中，采用重量法对待测圆柱型电池电芯进行产气量测试的方法为：提供盛有液体的容器，将所述容器放置在称重仪器的载物台上，将所述待测圆柱型电池电芯底部朝下浸入所述液体中，且所述待测圆柱型电池电芯不触壁，对所述待测圆柱型电池进行充放电处理，其中，盛有液体的容器的质量标记为m0,将所述待测圆柱型电池电芯浸入所述液体中称得的质量为标记为M，液体的密度标记为ρ，所述待测圆柱型电池电芯的产气量V的计算公式为：V＝(M–m0)/ρ。其中，所述待测圆柱型电池电芯可以通过支架固定，特别的，利用绳子等系住所述待测圆柱型电池电芯，使其在液体中充分浸入且不与容器发生接触，不发生变形或不受到容器挤压。
具体的，测试原理为：对盛有液体的容器进行受力分析，得到下式(1)，其中，F0表示盛有液体的容器所受的支持力，g表示重力加速度；
m0g＝F0 (1)
浸入电芯后，对容器、液体、电芯的整体进行受力分析，得到下式(2)，其中，F拉表示绳子对整体的拉力，F1表示整体所受支持力，m1表示待测圆柱型电池电芯的重量；
F拉+F1＝m0g+m1g (2)
对电芯单独进行受力分析，得到下式(3)，其中，F浮表示待测圆柱型电池电芯所受的浮力；
F拉+F浮＝m1g (3)
由(1)(2)(3)得出：F浮＝F1–F0
F1和F0可直接由称重仪器称出，即：F1＝Mg，F0＝m0g；
由于F浮＝(M-m0)g (4)
且F浮＝ρ·g·V排g (5)
结合式(4)(5)，得出：V＝(M–m0)/ρ。
在优选实施例中，所述液体选自密度小于等于1g/cm3、且密度已知的液体。更优选的，所述液体选用廉价易得的水。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种测量圆柱型电池产气量的方法，包括以下步骤：
(1)圆柱电池帽盖预处理：将26650型号5.6Ah电池的正极帽盖反面(焊接正极耳的一面)朝上，使用直径为1mm的钻头在距离正极帽盖中心5mm处打孔，如图1所示。
(2)圆柱电池组装工艺：将步骤(1)中所述电池封完口，然后裁取长度为11cm、18cm的黑胶镍极耳，分别焊接在电池的正极上端以及负极底部，并用12mm高温胶纸包裹两条极耳，防止内部接触短路，将两条黑胶镍极耳的黑胶齐头对齐后，封口于20cm×20cm的铝塑膜中，如图2所示。
(3)圆柱电池产气量测试装置：采用重量法将(2)中组装好的电池放入图3装置中，测试步骤如下：
a.先称装满水的烧杯的重量为m0；
b.再将封好的电芯用线挂起浸没入水中，称得的重量为M，此时可以计算出电池体积V＝(M–m0)/ρ水，(ρ水＝1g/cm3)，通过体积变化测出电池产气量。
实施例1提供的产气量测试数据如下表1所示，从数据可以看出测试方法简便，精度较高。
表1
实施例2
一种测量圆柱型电池产气量的方法，包括以下步骤：
(1)圆柱电池帽盖预处理：将26650型号6.1Ah电池的正极帽盖反面(焊接正极耳的一面)朝上，使用直径为1mm的钻头在距离正极帽盖中心5mm处打孔。
(2)圆柱电池组装工艺：将步骤(1)中所述电池封完口，然后裁取长度为11cm、18cm的黑胶镍极耳，分别焊接在电池的正极上端以及负极底部，并用12mm高温胶纸包裹两条极耳，防止内部接触短路，将两条黑胶镍极耳的黑胶齐头对齐后，封口于20cm×20cm的铝塑膜中。
(3)圆柱电池产气量测试装置：采用重量法将(2)中组装好的电池放入图3装置中，测试步骤如下：
a.先称装满水的烧杯的重量为m0；
b.再将封好的电芯用线挂起浸没入水中，称得的重量为M，此时可以计算出电池体积V＝(M–m0)/ρ水，(ρ水＝1g/cm3)，通过体积变化测出电池产气量。
实施例2提供的产气量测试数据如下表2所示，从数据可以看出测试方法简便，精度较高。
表2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供待封口的圆柱型电池电芯和正极盖帽，在所述正极盖帽上打孔；
采用经打孔处理后的所述正极盖帽对在所述待封口的圆柱型电池的正极进行封口，组装成圆柱型电池电芯粗产品；在所述圆柱型电池电芯粗产品的正负极分别焊接正极黑胶镍极耳、负极黑胶镍极耳，其中，所述负极黑胶镍极耳延伸至所述正极一端；
采用耐高温胶带分别对所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳进行包裹处理，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，且使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露，得到待测圆柱型电池电芯；
提供盛有液体的容器，将所述容器放置在称重仪器的载物台上，将所述待测圆柱型电池电芯底部朝下浸入所述液体中，且所述待测圆柱型电池电芯不触壁，对所述待测圆柱型电池进行充放电处理，其中，盛有液体的容器的质量标记为m0,将所述待测圆柱型电池电芯浸入所述液体中称得的质量为标记为M，液体的密度标记为ρ，所述待测圆柱型电池电芯的产气量V的计算公式为：V＝(M–m0)/ρ。
2.如权利要求1所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，在所述正极盖帽上打孔的步骤中，将所述正极盖帽的焊接正极耳的一面朝上，对所述正极盖帽进行打孔处理。
3.如权利要求2所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述打孔处理形成的孔洞直径为0.5～2mm。
4.如权利要求3所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述孔洞距离所述正极盖帽的中心1～10mm。
5.如权利要求1至4任一项所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述正极黑胶镍极耳的长度大于所述负极黑胶镍极耳的长度，且两者之差大于等于一个待测圆柱型电池电芯的高度。
6.如权利要求5所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述正极黑胶镍极耳的为10～15cm，所述负极黑胶镍极耳的长度为15～20cm。
7.如权利要求1至4任一项所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述耐高温胶带选自至少在温度为120℃的条件下不熔化的耐高温胶带。
8.如权利要求7所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述耐高温胶带选自PI高温胶、PET高温胶中的一种。
9.如权利要求1至4任一项所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，所述液体选自密度小于等于1g/cm3的液体。
10.如权利要求1至4任一项所述的测量圆柱型电池产气量的方法，其特征在于，采用铝塑膜对圆柱型电池电芯进行包封处理，且使得两条黑胶镍极耳从电池正极一端外露的步骤中，所述正极黑胶镍极耳和所述负极黑胶镍极耳齐头。
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| CN112903057A (zh) * | 2021-01-23 | 2021-06-04 | 浙江美都海创锂电科技有限公司 | 一种检测三元软包锂离子电池高温搁置过程中产气量的方法 |
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2018
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