CN110376531A - 一种锂离子电池原位产气检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池原位产气检测装置和方法。该装置由三部分组成，均为不锈钢材质，包括穿刺针头，螺母式导气支管，和气体采样口三部分。其中穿刺针头顶部为三角形，内含导气通道，针头下面带有一个伞形金属垫片。使用时将主体为带内螺纹两通管的螺母式导气支管与针头拧紧，中间加一密封垫片，以确保电池穿孔部位的密封性，同时将气体导出支管连接到气体采集袋，用于收集气体。通过该装置，可随时根据需要进行气体样品的采集而进行分析检测。该装置易于加工，测试方法简单，操作便捷，且具有普适性，对于圆型电池和方型电池均可适用，尤其适合于钛酸锂电池产气的原位检测。

Description

一种锂离子电池原位产气检测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池原位产气检测装置和方法。

背景技术

锂离子电池在首次充放电过程中会在SEI膜形成过程中产生气体，产气成分多为烷烃、烯烃、氢气和一氧化碳等，而锂离子电池在各种测试，如过充电、过放电、高温储存、循环测试过程中均会产生气体，导致电池内部压力增大，电池性能劣化，甚至发生失控等安全失效。

在电池失效分析中，通常结合电池的气体成分及产气量进行失效反应机理的分析。软包电池的产气量测试一般通过对其外形的体积变化进行测量，圆型和方形硬壳电池的产气测试相对来说比较困难，也比较复杂，而要实现在电池测试过程中对电池产气的原位在线监测则更加困难。CN206095503U介绍了一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，该发明仅能实现对电池内部压力的监测，无法对产气成分进行实时监测。CN201620946362提出了一种方型铝壳锂电池内部产气在线成分分析装置，从电池注液口处将产生气体引出进行测试，而对于圆型电池来说，这一方法则无法应用。

有鉴于此，有必要提供一种具有普适性的锂离子电池原位产气检测装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有普适性的锂离子电池原位产气检测装置和方法。

本发明所涉及的具有普适性的锂离子电池原位产气检测装置和方法主要通过以下技术方案实现：

该装置由三部分组成，均为不锈钢材质，第一部分为穿刺针头，针头1内含导气通道，导气通道的内径0.5-1.0mm，针头顶部为三角形，长度以可穿透电池壳体后露出0.5-1.0mm为宜，针头下面带有一个伞形金属垫片2，伞形垫片的直径略大于针头宽度。当针头刺入电池壳时，该伞形垫片为收拢状态，待针头刺入电池壳后，回拉针管，则伞形垫片撑开在电池壳内，能够使针头部位卡在电池内部。针管的直径小于针头宽度，且针管部位设有外螺纹。第二部分为螺母式导气支管，使用时将螺母式导气支管与第一部分的针头拧紧，中间加一密封垫片5，以确保电池穿孔部位的密封性，螺母式导气支管的主体为一个带内螺纹的两通管，内螺纹部分与针管的外螺纹相吻合，两通管中间位置的侧边带一导气支管7。第三部分为气体采样口，其主体为一个带孔螺栓8，孔内置有密封硅胶柱9，螺栓底部设有一个小型孔洞10，作为气体采样口。

工作时，需在手套箱的惰性气氛保护下操作，以免在组装过程中引入空气和水分，使电池发生其他副反应。首先将电池固定，将针头刺入电池内部有空间的位置，直至伞形垫片完全进入壳内，回拉针管，使伞形垫片在电池壳内展开；然后将密封垫套在针管上，并将带螺纹的两通管在针管上拧紧；将第三部分的带孔螺栓与两通管拧紧，将气体导出支管连接到气体采集袋，用于收集气体，或者通过密封管路直接连接到气体分析仪器如红外、色谱、气质联用仪等的进样装置中，此时原位采气装置已组装完成。将电池正负极连接到电池的充放电设备上对电池进行相应的测试，电池在测试过程中产生的气体直接从针头部位的通道中引出，经过气体微量流量计或压力表监测电池产气量，最后汇集到气体采样袋或者气体分析仪器中。而且可以随时根据需要从螺栓底部的气体采样口处进行气体样品的采集从而进行相应的分析检测。

本发明提供的锂离子电池原位产气检测装置易于加工，测试方法简单，操作便捷，且具有普适性，对于圆型电池和方型电池均可适用，尤其适合于钛酸锂电池产气的原位检测，且可随时根据需要采集气体样品进行分析检测。

附图说明

图1原位产气检测装置示意图

图2圆型电池原位产气检测示意图

附图标记：1-穿刺针头；2-伞形垫片；3-带螺纹的针管；4-气体导出通道；5-密封垫；6-带螺纹的两通管；7-气体导出支管；8-带孔螺栓； 9-密封硅胶垫；10-气体采样口

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以一款商业化圆型电池的产气测试为例，结合附图详细说明本发明，以进一步阐述本发明实质性特点和显著的进步。

实施例

在本实施例中采用本发明的装置和方法对圆型电池测试过程中的产气成分和产气量进行测试。

首先，在手套箱的惰性气氛保护下，将电池底部朝上固定好，将针头1刺入电池壳的中心位置，直至伞形垫片2完全进入壳内，回拉针管3，使伞形垫片2在电池壳内展开；然后将密封垫5套在针管3 上，并将带螺纹的两通管6在针管3上拧紧。

然后，带孔螺栓8与两通管6拧紧，将气体导出支管7连接到气体采集袋，用于收集气体，或者通过密封管路直接连接到气体分析仪器如红外、色谱、气质联用仪等的进样装置中。

最后，将外露的两通管及螺栓部位作为电池的负极耳，和电池的正极耳分别通过导线引到电池的充放电设备上，进行相应的充放电测试，电池在测试过程中产生的气体直接从针头部位的通道中引出，经过气体微量流量计或压力表监测电池产气量，最后汇集到气体采样袋或者气体分析仪器中，在此过程中，可随时根据需要从螺栓底部的气体采样口处进行气体样品的采集而进行相应的分析检测。

以上所述仅为本发明实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有普适性的锂离子电池原位产气检测装置，其特征在于，该装置由三部分组成，均为不锈钢材质：

（1）第一部分为穿刺针头，针头1内含导气通道，导气通道的内径0.5-1.0mm，针头顶部为三角形，长度以可穿透电池壳体后露出0.5-1.0mm为宜，针头下面带有一个伞形金属垫片，伞形垫片的直径略大于针头宽度；当针头刺入电池壳时，该伞形垫片为收拢状态，待针头刺入电池壳后，回拉针管，则伞形垫片撑开在电池壳内，能够使针头部位卡在电池内部，针管的直径小于针头宽度，且针管部位设有外螺纹；

（2）第二部分为螺母式导气支管，使用时将螺母式导气支管与第一部分的针头拧紧，中间加一密封垫片5，以确保电池穿孔部位的密封性，螺母式导气支管的主体为一个带内螺纹的两通管，内螺纹部分与针管的外螺纹相吻合，两通管中间位置的侧边带一导气支管7；

（3）第三部分为气体采样口，其主体为一个带孔螺栓8，孔内置有密封硅胶柱9，螺栓底部设有一个小型孔洞10，作为气体采样口。

2.根据权利要求1所述一种锂离子电池原位产气检测装置和方法，其特征在于通过权利要求1所述原位产气装置，将电池正负极连接到电池的充放电设备上对电池进行相应的测试，电池在测试过程中产生的气体直接从针头部位的通道中引出，经过气体微量流量计或压力表监测电池产气量，最后汇集到气体采样袋或者气体分析仪器中进行测试。

3.根据权利要求1和2所述一种锂离子电池原位产气检测装置和方法，其特征在于可随时根据需要从螺栓底部的气体采样口处进行气体样品的采集从而进行相应的分析检测。