CN112106247A - 用于圆柱形电池单体的内部压力测量夹具 - Google Patents

用于圆柱形电池单体的内部压力测量夹具 Download PDF

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Abstract

本发明的用于圆柱形电池单体的内部压力测量夹具包括：下夹具，该下夹具具有对应于圆柱形电池单体的形式，并具有温度测量部分和接收凹槽，圆柱形电池单体可分离地插入该接收凹槽中；以及上夹具，该上夹具排出圆柱形电池单体内部的气体，具有用于测量所排出的气体的压力的压力测量部分，并且可分离地联接到下夹具以封闭接收凹槽的开口部分。根据本发明，内部压力测量夹具具有被定位在相同空间中的气体排出引导部分和压力传感器，并且具有被安装成与所装载的圆柱形电池单体接触的温度测量部分，因此表现出这样的效果，其中通过根据温度变化校正内部压力，可以精确地测量圆柱形电池单体的内部压力。

Description

用于圆柱形电池单体的内部压力测量夹具
技术领域
本申请要求基于在2018年12月3日提交的韩国专利申请号10-2018-0153835的优先权，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用结合于此。
本发明涉及一种用于测量圆柱形电池单体的内部压力的夹具，并且更具体地，本发明涉及一种用于测量圆柱形电池单体的内部压力的夹具，该夹具能够根据温度校正内部压力测量的结果，其中，压力传感器和气体排出引导单元位于相同的空间中。
背景技术
随着能源价格由于化石燃料的枯竭和对环境污染的兴趣增加而增加，对环境友好的替代性能源的需求成为未来生活不可或缺的要素。特别是，随着技术发展和对移动设备的需求不断增加，对作为能源的二次电池的需求也在迅速增加。
典型地，就电池的形状而言，对可以应用于诸如具有小厚度的移动电话此类产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池有很高的需求。就材料而言，对具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池(诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池)有很高的需求。
一般而言，为了制备二次电池，首先，通过将包含电极活性材料的电极混合物施加到集流体的表面来形成正电极和负电极，然后在它们之间置入隔离物，从而制备电极组件，然后将该电极组件安装在圆柱形或矩形金属罐中或铝层压片材的袋型壳体内，并将液体电解质注入或浸渍到电极组件或使用固体电解质来制备二次电池。
如上所述的二次电池的主要研究任务之一是提高二次电池的安全性。二次电池具有威胁二次电池的安全性的许多问题，诸如由于外部冲击、过充电、过放电导致的热量生成等引起的内部短路、以及由此引起的电解质分解、热失控等。
特别地，二次电池的爆炸源于各种原因，但是二次电池内部的气体压力方面的增加也成为电解质分解的原因。具体地，当二次电池重复充电和放电时，通过由电解质和电极活性材料进行的电化学反应生成气体。此时，所生成的气体增加了二次电池的内部压力，导致零件之间的紧固减弱、对二次电池的外部电池壳体的损坏、保护电路的过早运行、电极变形、内部短路和爆炸等。
为了解决如上所述的二次电池的安全性问题，必须通过用于测量二次电池的充电和放电期间的内部压力的设备来检查问题的发生。
电池单体的常规压力测量设备已经使用了这样方法，在该方法中在电池单体中钻出孔，并且将气体扩散到设备内部的空间中，以执行测量。在这方面，韩国专利公开号10-2010-0088927公开了一种通过在二次电池的外部电池壳体中钻出孔、以便进行压力测量并附接压力传感器来测量二次电池的内部压力的方法。然而，以上技术在精确的压力测量方面具有很大的局限性，因为在钻出孔以便进行压力测量的过程中可能会导致气体泄漏、电解质泄漏以及由于压力传感器的安装而导致的内部空间方面的变化。
此外，由于常规耐压测量设备内部的空间比要安装的单体内部的空间更宽，所以存在从电池单体排出的气体位于不必要的宽空间的问题。由于这个原因，当气体从电池单体排出时，必须最小化设备中的气体流动空间。
此外，由于压力测量单元和气体排出单元常规地是分离的，因此不仅误差值大，而且所测量的压力值由于温度变化也有误差。由此，在根据温度校正压力结果值的过程中，随着误差的增加，难以执行精确的内部压力测量。
发明内容
技术问题
本发明被设计用于解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于测量内部压力的夹具，该夹具能够通过将气体排出单元和压力测量单元定位在用于测量圆柱形电池单体的内部压力的相同空间中并且将温度传感器安装成与所装载的圆柱形电池单体接触来允许根据温度变化校正内部压力，从而精确地检查圆柱形电池单体的内部压力结果。
此外，本发明的目的是提供一种内部压力测量夹具，该内部压力测量夹具通过紧固上夹具和下夹具来最小化气体排出空间，从而实现精确的内部压力测量。
技术方案
根据本发明的实施例，提供了一种用于测量圆柱形电池单体的内部压力的夹具，该夹具包括：下夹具，该下夹具被构造为具有与圆柱形电池单体的形状相对应的形状，并且包括圆柱形电池单体可拆卸地装配到其中的接收凹槽和温度测量单元；以及上夹具，该上夹具被构造为包括压力测量单元，该压力测量单元排出圆柱形电池单体内部的气体，并且测量所排出的气体的压力，并且该上夹具可拆卸地与下夹具联接，以封闭接收凹槽的开口。
温度测量单元可以包括延伸到接收凹槽中、以测量圆柱形电池单体的温度的温度传感器，并且下夹具可以进一步包括温度传感器穿过其中的温度传感器孔。在这种情况下，在温度传感器被穿透的状态下可以通过施加密封材料来密封温度传感器孔，并且温度传感器可以是热电偶，在该热电偶中不锈钢(SUS)线被绝缘构件覆盖。
压力测量单元可以包括：气体排出引导单元，该气体排出引导单元用于在圆柱形电池单体中形成孔，以排出圆柱形电池单体内部的气体；以及压力传感器，该压力传感器用于测量通过操作气体排出引导单元而排出的气体的压力。在本文中，上夹具可以进一步包括压力传感器穿过其中的压力传感器孔，并且在压力传感器被穿透的状态下，可以通过施加密封材料来密封压力传感器孔。
在本文中，气体排出引导单元可以包括：支撑单元，所述支撑单元的一侧具有尖锐形状，并且在所述圆柱形电池单体中形成孔；以及气体排出操作开关，所述气体排出操作开关连接到所述支撑单元，并且沿着所述圆柱形电池单体的方向移动所述支撑单元，并且支撑单元可以具有针状或锥形形状。进一步，气体排出操作开关可以在其中包括用于推动/拉动操作的弹簧。
根据本发明的另一实施例，上夹具可以设有密封构件，该密封构件用于密封接收凹槽和上夹具之间的空间。具体而言，上夹具可以进一步包括沿着接收凹槽的外周形成的密封凹槽，并且可以通过如下方式形成：将密封材料施加在所述密封凹槽上，从而当所述上夹具封闭所述接收凹槽的开口时，所述上夹具与所述下夹具压力接触。
根据本发明的另一实施例，夹具可以进一步包括被构造为将上夹具紧密地联接到下夹具的联接构件。具体而言，下夹具可以进一步包括至少一个下联接孔，上夹具可以进一步包括对应于下联接孔的至少一个上联接孔，并且联接构件可以设有被螺纹连接到下联接孔和上联接孔的联接螺栓。
根据本发明的另一实施例，本发明的用于测量圆柱形电池单体的内部压力的夹具可以进一步包括显示单元，该显示单元用于显示由温度测量单元和压力测量单元测量的温度和压力。
有利效果
根据本发明，当在设计圆柱形电池单体时测量用于设定电流中断设备(CID)的打开压力的内部压力时，通过将气体排出单元和压力测量单元定位在用于测量内部压力的夹具内部的相同空间中，所排出的气体被排出到压力测量单元，并且气体流动空间被最小化，从而减小压力测量方面的误差，从而实现精确测量。
此外，为了根据由于气体排出导致的温度变化来校正压力，在本发明中，温度测量单元被设计成穿透下夹具。由此，由于温度测量单元的一侧与待安装的圆柱形电池单体接触，并且另一侧暴露在夹具外部，所以可以从外部测量和监控圆柱形电池单体的温度，并且根据实时监控最小化压力校正期间的误差的发生。
附图说明
图1是示出用于测量本发明的圆柱形电池单体的内部压力的夹具的组合示意图。
图2是示出用于测量本发明的圆柱形电池单体的内部压力的夹具的分离示意图。
图3是本发明的下夹具的俯视/仰视/侧视剖视图。
图4是本发明的上夹具的俯视/仰视剖视图。
图5是示出本发明的上夹具的一个表面的三维视图。
图6是示出本发明的用于测量内部压力的夹具和显示单元之间的连接的示意图。
图7是示出装载在本发明的用于测量内部压力的夹具中的圆柱形电池单体的截面视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于普通术语或字典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念，以便最好地描述其发明。术语和词语应该被解释为与本发明的技术思想一致的含义和概念。因此，说明书中描述的实施例和附图中描述的构型仅是本发明的最优选实施例，并不代表本发明的技术思想的全部。应当理解的是，在提交本申请时，可能存在代替它们的各种等同物和变体。
一般而言，在二次电池中，在诸如过充电、过放电、短路和过电流这样的异常条件下发生鼓胀。在这种情况下，无法实时地准确检测鼓胀的程度。二次电池的鼓胀现象是指这样的现象：电池单体的内部压力迅速增加，并且电池的外侧、壳体等发生鼓胀。这种鼓胀现象是由于以下现象而引起：由于二次电池的电极的发热或着火而生成气体，或者由于过电压导致电解质的分解而生成气体。
当如上所述在电池中生成气体时，可能导致二次电池爆炸，并且这种爆炸不仅可能破坏二次电池组或包括该二次电池组的设备，还可能伤害用户。
此外，由于二次电池的爆炸导致对电池壳体造成的损坏可能造成设置在二次电池中的电解液的泄漏，并且可能导致诸如短路、电击或着火等损坏。
因此，本发明的目的是提供一种用于在设计圆柱形电池单体时测量内部压力的精确的夹具以防止这种问题。在根据本发明的用于测量内部压力的夹具中，压力传感器和气体排出引导单元被放置在相同的空间中，与配备有温度测量单元的常规夹具相比，可以最小化气体流动空间，并且可以根据实时温度监控来校正压力测量值，从而展现出允许进行精确内部压力测量的效果。
在下文中，将描述本发明的用于测量内部压力的夹具。
图1是示出根据本发明实施例的用于测量电池单体的内部压力的夹具的组合状态的示意图，图2是示出本发明的用于测量内部压力的夹具的分离状态的示意图。
参照图1和图2，根据本发明一方面的用于测量圆柱形电池单体的内部压力的夹具1包括：下夹具10，该下夹具被构造为具有与圆柱形电池单体的形状相对应的形状，并且包括接收凹槽11和温度测量单元12，圆柱形电池单体能够以可拆卸的方式装配到接收凹槽11中；以及上夹具20，该上夹具被构造为包括压力测量单元21，该压力测量单元排出圆柱形电池单体内部的气体，并且测量所排出的气体的压力，并且该上夹具以可拆卸的方式与下夹具10联接，以封闭接收凹槽11的开口。
上夹具20的压力测量单元21包括气体排出引导单元22和压力传感器23，该气体排出引导单元22包括气体排出操作开关222。此外，如图1所示，下夹具10和上夹具20被密封并彼此紧固。
下夹具10和上夹具20的上述密封紧固结构用于不偏离初始装载位置或状态或不显著偏离初始装载位置或状态，以便精确测量圆柱形电池单体的内部压力。
在本发明中，其内部压力被测量的圆柱形电池单体被装载到下夹具10的接收凹槽11中。此时，圆柱形电池单体沿着如下装载方向装在：使得电池单体的底表面面向上方。这是因为，圆柱形电池单体的厚度太厚而不能穿透上盖。也就是说，通过装载使得电池单体的底部成为上部，通过稍后描述的本发明的夹具的压力测量单元在电池单体的底部中很好地形成孔，使得电池单体内部的气体可以容易地排出。
图2是示出本发明用于测量内部压力的夹具的分离示意图。形成在下夹具10的边缘处的下联接孔18和形成在上夹具20的边缘处的上联接孔28形成在彼此相对应的位置处。下联接孔18和上联接孔28提供了稍后将描述的联接构件29的连接螺栓的安装空间。多个上联接孔28沿着上夹具20的边缘以预定间隔形成，以分别对应于下联接孔18。同时，多个下联接孔18也沿着下夹具10的边缘以预定间隔形成，以分别对应于上联接孔28。
联接构件29是用于紧密联接下夹具10和上夹具20、以封闭接收凹槽11的构件。如图2所示，联接构件29包括：与下联接孔18和上联接孔28螺纹连接的多个联接螺栓；以及与所述联接螺栓螺纹连接、以允许下夹具10与上夹具20紧密接触的螺母。
联接螺栓的头部被支撑在上夹具20的上表面上，联接螺栓的端部被螺纹连接到上联接孔28和下联接孔18上，以穿过下夹具10。相对应地，螺母被螺纹连接到穿过下联接孔18的联接螺栓的端部中。然后，下夹具10和上夹具20被螺栓头部和螺母拧紧，从而紧密联接。
图3是示出用于测量内部压力的夹具的下夹具10的示意图，其中，10A是面向上夹具20的下夹具10的平面图，10B是暴露在外侧的下夹具10的平面图，10C是下夹具10的侧视图。
首先，参照10A，接收凹槽11是用于容纳通过排出内部气体来测量压力的圆柱形电池单体的空间。接收凹槽11的内部部分优选由金属材料形成，但不限于此。此外，接收凹槽11的内部部分具有对应于圆柱形电池单体的形状，使得圆柱形电池单体可以被装配于其中，以用于分离和装载。如本发明所述，由于接收凹槽11具有与圆柱形电池单体的形状相对应的形状，因此当圆柱形电池单体内生成内部气体时，内部气体被排放到下夹具的接收凹槽中，从而可以使得气体流动空间最小化。使得气体的流动空间最小化具有根据气体排出而提高压力测量精度的效果。
此外，下夹具10的特征在于，其在侧部上具有温度测量单元12。如图10A和图10B所示，温度测量单元12设置在下夹具10的一侧上。尽管在本申请中设置了一个温度测量单元12，但是可以设置两个或更多个温度测量单元，以便进行精确的温度测量。
具体而言，温度测量单元12包括：温度传感器13，所述温度传感器13延伸到接收凹槽11中，以测量圆柱形单元的温度；以及温度传感器孔14，温度传感器13穿过温度传感器孔14。
首先，温度传感器13的特征在于，温度传感器13是由覆盖有绝缘构件的不锈钢(SUS)线制成的热电偶。通过温度传感器13来测量圆柱形电池单体的温度，并且可以实时监控夹具外部的温度变化。在本发明中，通过使用不锈钢丝作为温度传感器13，因此其即使在腐蚀和高温下也很坚固，耐受外部冲击和振动，并且反应迅速且精确。
此外，温度传感器13具有穿透下夹具10的结构。温度传感器13的一侧与接收凹槽11接触，另一侧暴露于夹具的外部。
如10C所示，温度传感器孔14是形成在下夹具10上、使得温度传感器13从中穿过的孔，并且被形成为对应于温度传感器13的直径。也就是说，温度传感器孔14具有能够通过与圆柱形电池单体相接触来测量温度的结构，并且温度传感器13通过形成在下夹具10的一侧上的温度传感器孔14来装载到该圆柱形电池单体中。
在此，其特征在于，在温度传感器13穿透并通过温度传感器孔14进行联接的状态下，沿着温度传感器孔14的外周施加密封材料并进行密封。密封材料没有特别限制。例如，密封材料可以是硅橡胶。通过施加密封材料，防止了气体通过温度传感器孔14泄漏到外部，并且通过防止由于气体泄漏导致的压力下降，可以进行精确的压力测量。
此外，根据本发明的另一实施例，可以进一步包括用于显示从温度传感器13测量的温度值的显示单元。用于实施这种显示单元的显示装置可以通过诸如计算机的控制设备来控制，并且可以通过与其连接的显示器来确认。也就是说，温度传感器13可以从外部实时监控圆柱形电池单体的表面温度。
在常规电池单体中，不包括内部压力测量单元，并且通常仅根据气体喷射来测量内部压力值。这里，由于根据常规方法测量的电池单体的内部压力由于温度方面的变化而具有大的误差，因此另外需要用于校正误差的工作。然而，由于根据本发明的用于测量内部压力的夹具1设有温度测量单元12，因此不仅可以从外部进行电池单体的温度测量和监控，而且还可以根据精确的温度测量来执行压力校正，从而具有允许进行精确的内部压力测量的效果。
图4是示出用于测量内部压力的夹具的上夹具20的示意图，其中，20A是面向下夹具10的上夹具20的平面图，20B是暴露于外侧的上夹具10的平面图。图5是示出上夹具20的一个表面的三维视图。
首先，参考图4的20A，上夹具20设有压力测量单元21，压力测量单元21包括：气体排出引导单元22，所述气体排出引导单元22用于在圆柱形电池单体中形成孔；以及压力传感器23，所述压力传感器23通过气体排出引导单元22的操作而用于测量从圆柱形电池单体内排出的气体的压力。
参照图5，首先，气体排出引导单元22具有穿透上夹具20的结构。具体而言，气体排出引导单元22包括朝向外部露出的气体排出操作开关222，并且包括支撑单元223，所述支撑单元223的一侧具有尖锐形状，并且在所装载的圆柱形电池单体中形成孔。
首先，气体排出操作开关222暴露于夹具的外部，并且是当用户测量内部压力时、用于在所装载的圆柱形电池单体的一个表面上形成孔的物理开关。也就是说，当用户推动气体排出操作开关222时，被定位为朝向夹具内部的支撑单元223沿着所装载的圆柱形电池单体的方向移动。由此，支撑单元223允许气体穿透电池单体的下表面，从而从电池单体的内部排出到夹具中。相反地，当拉动气体排出操作开关222时，内部支撑单元223返回到其初始位置。
在本发明中，如图5所示，气体排出操作开关222的特征在于，气体排出操作开关222中包括用于推动/拉动操作的弹簧223。通过在气体排出操作开关222中包括弹簧223，当用户推动气体排出操作开关222一次时，通过内部支撑单元223在电池单体中形成孔，然后当用户再一次推动气体排出操作开关222时，支撑单元223通过弹簧223返回到初始位置。
支撑单元223用于在圆柱形电池单体中形成孔，但是优选地呈针状或锥形的形状，但不限于此。具有用于在圆柱形电池单体的一个表面上形成孔的尖锐形状的物体可以用作本发明的支撑单元223。
此外，本发明的压力测量单元21包括压力传感器23，用于测量通过气体排出引导单元22的操作而排出的气体的压力。
首先，压力传感器23具有穿透上夹具20的结构。为此，参照图4，形成有压力传感器孔24。
压力传感器孔24提供压力传感器23的安装空间。如图4和图5所示，当压力传感器23与上夹具20结合时，压力传感器孔24沿着压力传感器23的周边形成在上夹具20的一个表面上。
在本发明中，沿着压力传感器孔24的外周施加密封材料并进行密封。也就是说，在压力传感器23穿透上夹具20的状态下，压力传感器孔24通过密封材料进行密封。这是为了完全密封压力传感器23和压力传感器孔24之间的空间。密封材料的材料没有特别限制，可以是例如硅橡胶。
同时，当与下夹具10接合时，本发明的上夹具20可以进一步包括对应于下夹具10的接收凹槽11的外周的密封构件26。具体而言，参照图4的20B，可以看到，密封构件26形成在上夹具20的面向下夹具10的一个表面上。
密封构件26是用于密封接收凹槽11和上夹具20之间空间的构件。如图4所示，密封构件26形成在上夹具20的一个表面上，并且被形成为对应于下夹具10的接收凹槽11。密封构件26的安装方法没有特别限制。在本发明中，优选地，可以进一步提供沿着接收凹槽11的外周形成的密封凹槽(未示出)来安装密封构件26。
密封构件26可以通过如下方式来形成：将密封材料施加到密封凹槽，从而当接收凹槽11的开口被封闭时，上夹具20通过压力与下夹具10接触。也就是说，密封构件26完全密封接收凹槽11和上夹具20之间的空间。密封材料的材料没有特别限制，并且可以是例如硅橡胶。
根据本发明的另一实施例，用于测量内部压力的夹具1进一步包括温度测量单元12和用于分别显示由压力测量单元21测量的温度和压力的显示单元30。如图6所示，温度测量单元12和压力测量单元21连接到显示单元30。显示单元30可以合成从温度测量单元12和压力测量单元21接收的温度数据和压力数据，从而生成所产生的内部气体的温度和压力的数据，并将收集的数据作为图像输出。显示单元30还可以根据温度值显示内部气体的定量和定性分析数据以及压力值的校正数据。为此，显示单元30可以进一步包括控制单元和显示器。
在下文中，将描述可用于本发明的圆柱形电池单体。
参考图7，在圆柱形电池单体700中，果冻卷型(卷绕)电极组件710容纳在圆柱形罐720的接收部分中，电解液被注入到接收部分中，使得电极组件710完全浸入圆柱形罐720中，帽组件732被安装并联接到圆柱形罐720的开放顶端。
电极组件710具有这样的结构：其中，正电极713、分隔件712和负电极711顺序堆叠并缠绕成圆形，并且圆柱形中心销(未示出)可以被插入电极组件710的中心。中心销通常由金属材料制成，以赋予预定的强度，并且具有中空的圆柱形结构，其板是圆形。在一些情况下，可以在将电极组件710的电极焊接到圆柱形罐720或帽组件732之后移除中心销。
盖组件732具有这样的结构：其中，在被安装于圆柱形罐720的压接部和卷边部740的上内表面上的气密垫圈的内部处，上盖731和内部压力下降安全排气口彼此紧密接触，上盖731向上突出并用作正电极，并且可以沿着突出部的周边形成多个通孔，罐内的气体可以通过这些通孔排出。此外，正电极接线片在电极组件710的中心处沿着上轴向方向从绝缘板突出，以电连接到盖组件732的上盖731，从而施加电流。进一步，安全排气口734是供电流流过的薄膜结构，并且其中心部分凹入，以形成缩进的中心部分，并且在中心部分的上弯曲部分和下弯曲部分处形成具有不同深度的两个凹口。
绝缘板733安装在电极组件710的上表面上，以防止与电极引线接触，从而防止由于电极组件710和电极引线之间的接触而导致的短路。
圆柱形罐720可以由金属制成，优选地由不锈钢制成。此外，圆柱形罐720可以包括接收单元，电极组件710可以容纳在该接收单元中，并且上端部可以敞开。
另一方面，电极组件710的正电极接线片沿着上轴向方向从绝缘板733突出，以通过点焊联接到盖组件的上盖，并且可以被电连接以发电。此外，电极组件的负电极接线片可以点焊到圆柱形罐的下内表面，并被电连接以施加电流。
同时，本发明中使用的圆柱形电池单体包括两个或更多个包括正电极或负电极的单元电极，并且电极组件被嵌入电池壳体中，该电极组件在分隔件被置于单元电极之间的状态下被卷绕。在本发明中，可以通过如下方式来制造单元电极：在集流体上施加包含电极活性材料的电极混合物，然后干燥该电极混合物。根据需要，电极混合物可以进一步包括粘合剂、导电材料、填料等。
弱磁性和非磁性金属超薄膜两者可以用作集流体。正电极集电体通常具有3至500微米的厚度。正电极集流体没有特别限制，只要它具有高导电性而不会引起电池中的化学变化即可。正电极集流体的示例包括不锈钢、铝、镍、钛或其表面已经用碳、镍、钛、银等处理过的铝或不锈钢。集流体可以在其表面上具有细微的不规则性，以增加正电极活性材料的粘附性，并且可以采用各种形式，诸如片材、箔和网。
负电极集电体通常具有3至500微米的厚度。负电极集流体没有特别限制，只要其具有导电性而不会引起电池中的化学变化即可，并且其示例包括铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、其表面已经用碳、镍、钛、银等处理过的铜或不锈钢、铝-镉合金等。此外，像正电极集流体一样，可以在表面上形成细微的不均匀性，以增强负电极活性材料的结合力，并且它可以以各种形式使用，诸如片材、箔和网。
正电极活性材料是能够引起电化学反应的材料并且是锂过渡金属氧化物，并且包含两种或更多种过渡金属。其示例包括：被一种或多种过渡金属取代的层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiNiO2)；被一种或多种过渡金属取代的锂锰氧化物；由式LiNi1-yMyO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zn或Ga，并且包含上述元素中的至少一种，0.01≤y≤0.7)表示的锂镍氧化物；由式Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae表示的锂镍钴锰复合氧化物，诸如Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2、Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2等(其中-0.5≤z≤0.5，0.1≤b≤0.8，0.1≤c≤0.8，0≤d≤0.2，0≤e≤0.2，b+c+d<1，M＝Al、Mg、Cr、Ti、Si或Y，且A＝F、P或Cl)；由式Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(其中M＝过渡金属，优选地为Fe、Mo、Co或Ni，M’＝Al、Mg或Ti，X＝F、S或N，且-0.5≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.1)表示的橄榄石基锂金属磷酸盐。
负电极活性材料的示例包括：碳，诸如非石墨化碳和石墨碳；金属复合氧化物，诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me’：Al、B、P、Si、元素周期表的1、2和3族、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂合金；硅合金；锡合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5；导电聚合物，诸如聚乙炔；以及Li-Co-Ni基材料。
基于包括正电极活性材料的混合物的总重量，导电材料通常以1至30重量％的量添加。这种导电材料没有特别限制，只要它具有导电性而不会引起电池中的化学变化即可，并且其示例包括：石墨，诸如天然石墨和人造石墨；炭黑类，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维和金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳、铝和镍粉末；导电威士忌，如氧化锌和钛酸钾；导电金属氧化物，诸如氧化钛；以及导电材料，例如聚亚苯基衍生物等。
基于包含正电极活性材料的混合物的总重量，粘合剂以1至30重量％的量被添加，以作为有助于活性材料和导电材料之间的结合以及与集流体的结合的组分。这种粘合剂的示例包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁烯橡胶、氟橡胶、各种共聚物等。
填料可选地用作用于抑制电极的膨胀的组分，并且没有特别限制，只要它是纤维材料而不会引起电池中的化学变化即可。填料的示例包括烯烃聚合物，诸如聚乙烯和聚丙烯；纤维材料，诸如玻璃纤维和碳纤维。
可以任选地或以两种或多种的组合进一步包括其它组分，诸如粘度调节剂、助粘剂等。粘度调节剂是调节电极混合物的粘度、使得电极混合物的混合过程和其集流体上的涂覆过程可以容易进行的组分，并且可以基于负电极混合物的总重量被添加高达30重量％。这种粘度调节剂的示例包括羧甲基纤维素、聚偏二氟乙烯等，但不限于此。在某些情况下，以上描述的溶剂可以用作粘度调节剂。
助粘剂是被添加用于提高活性材料对集流体的粘附性的辅助组分，并且与粘合剂相比，可以以小于10重量％进行添加，并且其一些示例包括草酸、己二酸、甲酸、丙烯酸衍生物、衣康酸衍生物等。
分隔件被插入正电极和负电极之间，并且使用具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。分隔件的孔径通常为0.01至10微米，并且厚度通常为5至300微米。这种分隔件的示例包括基于烯烃的聚合物，诸如耐化学性和疏水性的聚丙烯；由玻璃纤维、聚乙烯等制成的片材或无纺布。当固体电解质(诸如聚合物)用作电解质时，固体电解质也可以用作分隔件。
含锂盐的非水电解质溶液由电解质和锂盐组成。并且非水性有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质等被用作电解质。
非水性有机溶剂的示例包括N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、焦磷酸甲酯、丙酸乙酯等。
有机固体电解质的示例包括：聚合物电解质，诸如聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、搅拌赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、包括离子解离基团的聚合剂等。
无机固体电解质的示例包括：Li的氮化物、卤化物和硫酸盐，诸如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH和Li3PO4-Li2S-SiS2。
锂盐是可溶于非水性电解质的物质。锂盐的示例包括LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂肪族羧酸锂、4-苯基硼酸锂、酰亚胺等。
为了改善充电/放电特性、阻燃性等，吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N-取代咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等可以添加到电解质中。在一些情况下，可以进一步添加含卤素的溶剂，诸如四氯化碳或三氟化乙烯以赋予不燃性，或者可以进一步添加二氧化碳气体以改善高温储存特性，并且可以进一步添加FEC(氟碳酸亚乙酯)、PRS(丙烯磺内酯)等。
在一个优选的示例中，可以将锂盐(诸如LiPF6、LiClO4、LiBF4和LiN(SO2CF3)2)添加到作为高介电性溶剂的EC或PC的环状碳酸酯与作为低粘度溶剂的DEC、DMC或EMC的线性碳酸酯的混合溶剂中，从而制备包含锂盐的非水性电解质。
根据本发明的实施例的以上描述的用于测量内部压力的夹具表现出能够精确测量二次电池的圆柱形电池单体的内部压力的效果。
此外，根据本发明的用于测量内部压力的夹具，当在上夹具和下夹具被紧固之后圆柱形电池单体被装载并且气体被从电池单体中排出时，可以最小化容纳空间，从而表现出更精确地执行内部压力测量的效果。
此外，根据本发明的用于测量内部压力的夹具，当通过装载上夹具和下夹具来测量内部压力时，单体气体生成单元和电池内部压力测量单元被放置在相同的空间中，从而表现出减小内部压力测量的误差的效果。
此外，本发明的用于测量内部压力的夹具包括能够从夹具外部进行测量和监控的温度测量单元，因此当测量内部压力时，可以实时检测和检查温度变化，从而最小化压力校正期间误差的发生。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例，并且在不脱离本发明的技术思想和所附权利要求的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
[附图标记列表]
1：用于测量内部压力的夹具 10：下夹具
11：接收凹槽 12：温度测量单元
13：温度传感器 14：温度传感器孔
18：下联接孔 20：上夹具
21：压力测量单元 22：气体排出引导单元
23：压力传感器 24：压力传感器孔
26：密封构件 28：上联接孔
29：联接构件 30：显示单元
221：支持单元 222：气体排出操作开关
223：弹簧
700：电池单体 710：电极组件
711：负电极 712：分隔件
713：正电极 720：圆柱形罐
731：上盖 732：盖组件
733：绝缘板 734：安全排气口
735：圆柱形电池单体底板 740：压接部和卷边部

Claims (15)

1.一种用于测量圆柱形电池单体的内部压力的夹具，所述夹具包括：
下夹具，所述下夹具被构造为具有与所述圆柱形电池单体的形状相对应的形状，并且包括接收凹槽和温度测量单元，所述圆柱形电池单体能够以可拆卸的方式装配到所述接收凹槽中；以及
上夹具，所述上夹具被构造为包括压力测量单元，所述压力测量单元排出所述圆柱形电池单体内部的气体，并且测量所排出的气体的压力，并且所述上夹具以可拆卸的方式与所述下夹具联接，以封闭所述接收凹槽的开口。
2.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述温度测量单元包括温度传感器，所述温度传感器延伸到所述接收凹槽中，以测量所述圆柱形电池单体的温度，其中，所述下夹具还包括温度传感器孔，所述温度传感器穿过所述温度传感器孔。
3.根据权利要求2所述的夹具，其中，在所述温度传感器穿透所述温度传感器孔的状态下，通过施加密封材料来密封所述温度传感器孔。
4.根据权利要求2所述的夹具，其中，所述温度传感器是由覆盖有绝缘构件的不锈钢(SUS)线制成的热电偶。
5.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述压力测量单元包括：
气体排出引导单元，所述气体排出引导单元用于在所述圆柱形电池单体中形成孔，以排出所述圆柱形电池单体内部的气体；以及
压力传感器，所述压力传感器用于测量通过操作所述气体排出引导单元而排出的所述气体的压力。
6.根据权利要求5所述的夹具，其中，所述上夹具还包括压力传感器孔，所述压力传感器穿过所述压力传感器孔。
7.根据权利要求6所述的夹具，其中，在所述压力传感器穿透所述压力传感器孔的状态下，通过施加密封材料来密封所述压力传感器孔。
8.根据权利要求5所述的夹具，其中，所述气体排出引导单元包括：
支撑单元，所述支撑单元的一侧具有尖锐形状，并且在所述圆柱形电池单体中形成孔；以及
气体排出操作开关，所述气体排出操作开关连接到所述支撑单元，并且沿着所述圆柱形电池单体的方向移动所述支撑单元。
9.根据权利要求8所述的夹具，其中，所述支撑单元具有针状或锥形形状。
10.根据权利要求8所述的夹具，其中，所述气体排出操作开关中包括用于推动/拉动操作的弹簧。
11.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述上夹具设有密封构件，所述密封构件用于密封所述接收凹槽和所述上夹具之间的空间。
12.根据权利要求11所述的夹具，其中，所述上夹具还包括沿着所述接收凹槽的外周形成的密封凹槽，并且
其中，所述密封构件通过如下方式形成：将密封材料施加在所述密封凹槽上，从而当所述上夹具封闭所述接收凹槽的开口时，所述上夹具与所述下夹具压力接触。
13.根据权利要求1所述的夹具，还包括联接构件，所述联接构件被构造为将所述上夹具紧密地联接到所述下夹具。
14.根据权利要求13所述的夹具，其中，所述下夹具还包括至少一个下联接孔，
其中，所述上夹具还包括对应于所述下联接孔的至少一个上联接孔，并且
其中，所述联接构件设置有被螺纹连接到所述下联接孔和所述上联接孔的联接螺栓。
15.根据权利要求1所述的夹具，还包括显示单元，所述显示单元用于显示由所述温度测量单元和所述压力测量单元测量的温度和压力。
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