CN112448096A - 气体收集方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体收集方法以及装置，该气体收集方法将电池封装于密封容器中，并对密封容器进行抽真空，然后再将密封容器放入烘箱中进行烘烤，在容置腔内的气压超过预定值时，电池壳体上的泄压阀打开，且电池壳体的容置腔内的气体经泄压阀而流动至密封容器的收集腔中。其中，通过将装有电池的密封容器放入烘箱中进行烘烤，能够将电池壳体上的泄压阀打开并使电池内部的气体填充到真空的密封容器内，无需在密封容器上进行开孔，密封效果好，并且实现了对带金属外壳的圆柱电池的气体进行收集。

Description

气体收集方法以及装置
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地说，是涉及一种气体收集方法及装置。
背景技术
锂离子电池在不同的不安全状态下均会产生气体，例如在化成、循环、热冲击、过充后所产生的气体的种类和比例都不相同，通过分析电池气体的成分及比例，可以反向分析电池的电极和电解液发生的化学反应，以及存储的环境，这对后续改善锂离子电池的性能及安全性有加大的帮助。
为了分析电池气体的成分，首先需要对电池气体进行收集，目前，基本上都是制作了一个可以抽吸气体的模具，把圆柱电池的未充电卷芯和电解液放进密封装置中，通过在圆柱电池的正负极上各自连接伸出密封容器的正负外接极耳来对未带电的卷芯进行充电，此时电解液在首次充电的情况下会和正负极的极片发生化学反应并产生大量的气体，通过在密封装置上开孔并用抽气针在开孔处对密封装置内的气体进行抽气，而开孔处的密封很难做好，容易发生气体泄漏，导致集气效果差，并且此类装置中的密封装置只能收集不带圆柱金属外壳的卷芯所产生的气体，如需对带金属外壳的圆柱电池的产气进行收集，则需要在密封容器内对其进行拆解，增加了工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体收集方法，以解决现有的气体收集方法集气效果差并且无法收集带金属外壳的圆柱电池的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种气体收集方法，用于收集电池在工作过程中所产生的气体，所述气体收集方法包括以下几个步骤：
准备电池、具有收集腔的密封容器以及烘烤装置；
所述电池包括电池壳体、在电解液发生电化学反应时产生气体的卷芯以及连接于所述电池壳体的泄压阀，所述电池壳体具有供所述卷芯设置的容置腔；
封装所述电池：将所述电池封装于所述收集腔并对所述收集腔进行抽真空；
收集气体：将所述密封容器放入所述烘烤装置，所述烘烤装置对所述密封容器进行烘烤，所述容置腔内的气压超过预定值时，所述泄压阀打开，且所述容置腔内的所述气体经所述泄压阀而流动至所述收集腔。
进一步地，所述密封容器由铝塑膜制成，在收集气体的步骤中，所述密封容器具有真空状态和鼓胀状态，在气体流动至所述密封容器的过程中，所述密封容器由真空状态变为鼓胀状态。
进一步地，在所述密封容器处于所述鼓胀状态时，所述密封容器的宽度为所述电池壳体直径的2-4倍。
进一步地，在所述密封容器处于所述鼓胀状态时，所述密封容器的高度为所述电池壳体高度的2-3倍。
进一步地，在收集气体的步骤中，烘烤所述密封容器的烘烤温度为75-85℃。
进一步地，在收集气体的步骤中，烘烤所述密封容器的烘烤时长为大于等于24h。
进一步地，所述烘烤装置为烘箱。
进一步地，在收集气体的步骤中，所述容置腔内的压力为1.8-2.3Mpa时，所述泄压阀打开。
本发明提供的气体收集方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明气体收集方法将电池封装于密封容器中，并对密封容器进行抽真空，然后再将密封容器放入烘箱中进行烘烤，在容置腔内的气压超过预定值时，电池壳体上的泄压阀打开，且电池壳体的容置腔内的气体经泄压阀而流动至密封容器的收集腔中，接着使用注射器抽取密封容器内的气体并将注射器插入到分析仪器中以对气体进行测试分析，从而得出电池产气的气体成分，最后根据分析出的气体成分反推电解液发生的电化学反应。其中，通过将装有电池的密封容器放入烘箱中进行烘烤，能够将电池壳体上的泄压阀打开并使电池内部的气体填充到真空的密封容器内，无需在密封容器上进行开孔，密封效果好，并且实现了对带金属外壳的圆柱电池的气体进行收集。
本发明还提供了一种气体收集装置，包括电池、具有收集腔的密封容器以及烘烤装置，所述电池封装于所述密封容器，所述密封容器设于所述烘烤装置内，所述烘烤装置用于烘烤所述密封容器以使所述密封容器收集所述电池所产生的气体。
进一步地，所述电池包括电池壳体、在受热状态下产生气体的卷芯以及连接于所述电池壳体的泄压阀，所述电池壳体具有供所述卷芯设置的容置腔，在所述烘烤装置烘烤所述密封容器时，所述容置腔内的气体在热压的作用下将所述泄压阀打开并流动至所述收集腔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的气体收集方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的气体收集装置的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
100、电池；200、密封容器；300、烘烤装置；。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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。
请参阅图1，现对本发明提供的气体收集方法进行说明。气体收集方法，用于收集电池在工作过程中所产生的气体，气体收集方法包括以下步骤：
S1:准备电池、具有收集腔的密封容器以及烘烤装置。具体地，由于锂离子电池在不同的不安全状态下均会产生气体，所以准备的电池为锂离子电池，并且该电池包括电池壳体、在电解液发生电化学反应时产生气体的卷芯以及连接于电池壳体的泄压阀，电池壳体具有供卷芯设置的容置腔，其中卷芯中装有电解液，电解液在受热状态下能够气化。
S2:封装电池。具体地，将电池封装于收集腔并对收集腔进行抽真空，使得电池处于一个真空的环境中。
S3:收集气体。将密封容器放入烘烤装置，烘烤装置对密封容器进行烘烤，电池中电解液在加热的作用下会气化，在容置腔内会产生气体，由于加热作用，容置腔内的气压会不断增大，当容置腔内的气压超过预定值时，泄压阀打开，且容置腔内的气体经泄压阀而流动至收集腔。
本发明提供的气体收集方法，与现有技术相比，本发明气体收集方法将电池封装于密封容器中，并对密封容器进行抽真空，然后再将密封容器放入烘箱中进行烘烤，在容置腔内的气压超过预定值时，电池壳体上的泄压阀打开，且电池壳体的容置腔内的气体经泄压阀而流动至密封容器的收集腔中，接着使用注射器抽取密封容器内的气体并将注射器插入到分析仪器中以对气体进行测试分析，从而得出电池产气的气体成分，最后根据分析出的气体成分反推电解液发生的电化学反应。其中，通过将装有电池的密封容器放入烘箱中进行烘烤，能够将电池壳体上的泄压阀打开并使电池内部的气体填充到真空的密封容器内，无需在密封容器上进行开孔，密封效果好，并且实现了对带金属外壳的圆柱电池的气体进行收集。
进一步地，在本实施例中，密封容器由铝塑膜制成，在收集气体的步骤中，密封容器具有真空状态和鼓胀状态，在气体流动至密封容器的过程中，密封容器由真空状态变为鼓胀状态。由于铝塑膜具有较高的形变能力，密封容器更容易由真空状态变为鼓胀状态，并且铝塑膜制成的密封容器更容易被扎破，便于作业人员收集集气腔内的待分析气体。
本实施例的密封容器包括但不限于前面所列举的材料，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。
优选地，该电池为带有金属外壳的圆柱形锂离子电池。
进一步地，在本实施例中，在密封容器处于鼓胀状态时，密封容器的宽度为电池壳体直径的2-4倍，该尺寸规格能够保证密封容器具有足够大的横向空间。
进一步地，在本实施例中，在密封容器处于鼓胀状态时，密封容器的高度为电池壳体高度的2-3倍，该尺寸规格能够保证密封容器具有足够大的竖向空间。
进一步地，在本实施例中，在收集气体的步骤中，烘烤密封容器的烘烤温度为75-85℃。具体地，该温度区间能够保证大部分电解液溶剂不发生沸腾，比如EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)。
进一步地，在本实施例中，在收集气体的步骤中，烘烤密封容器的烘烤时长为大于等于24h。具体地，该时长能够保证常用的电解液在加热状态下完全打开气压阀，以保证密封在电池壳内的气体能充满密封容器并使密封容器由真空状态变为鼓胀状态。
本实施例中的烘烤时长也可以为其它时长，只要电池内电解液气化后，压强足够大，超过盖板的泄压阀的压力即可。
进一步地，在本实施例中，烘烤装置为烘箱。
进一步地，在本实施例中，在收集气体的步骤中，容置腔内的压力为1.8-2.3Mpa时，泄压阀打开。
进一步地，在本实施例中，在收集完气体之后，将鼓胀的铝塑膜拿出，使用带针头的注射器排空注射器内的气体后，抽取鼓胀的铝塑膜内的气体，然后将注射器插入到气相色谱质谱仪的进气口。通过气相色谱质谱仪，可对气体在种类进行定性、定量的测试，如果分析测试气体中含有乙酸乙酯，则需要剔除该气体，因为乙酸乙酯的沸点为77.1℃。最后根据测试的结果反推电池所发生的电化学反应。
请参阅图2，本发明还提供了一种气体收集装置，包括电池100、具有收集腔的密封容器200以及烘烤装置300，电池100封装于密封容器200，密封容器200设于烘烤装置300内，烘烤装置300用于烘烤密封容器200以使密封容器200收集电池100所产生的气体。
请参阅图，作为本发明提供的气体收集装置的一种具体实施方式，电池100包括电池壳体、在受热状态下产生气体的卷芯以及连接于电池壳体的泄压阀，电池壳体具有供卷芯设置的容置腔，在烘烤装置300烘烤密封容器200时，容置腔内的气体在热压的作用下将泄压阀打开并流动至收集腔。
以上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)

1.一种气体收集方法，用于收集电池在工作过程中所产生的气体，其特征在于，所述气体收集方法包括以下步骤：
准备电池、具有收集腔的密封容器以及烘烤装置；
所述电池包括电池壳体、在电解液发生电化学反应时产生气体的卷芯以及连接于所述电池壳体的泄压阀，所述电池壳体具有供所述卷芯设置的容置腔；
封装所述电池：将所述电池封装于所述收集腔并对所述收集腔进行抽真空；
收集气体：将所述密封容器放入所述烘烤装置，所述烘烤装置对所述密封容器进行烘烤，所述容置腔内的气压超过预定值时，所述泄压阀打开，且所述容置腔内的所述气体经所述泄压阀而流动至所述收集腔。
2.如权利要求1所述的气体收集方法，其特征在于，所述密封容器由铝塑膜制成，在收集气体的步骤中，所述密封容器具有真空状态和鼓胀状态，在气体流动至所述密封容器的过程中，所述密封容器由真空状态变为鼓胀状态。
3.如权利要求2所述的气体收集方法，其特征在于，在所述密封容器处于所述鼓胀状态时，所述密封容器的宽度为所述电池壳体直径的2-4倍。
4.如权利要求3所述的气体收集方法，其特征在于，在所述密封容器处于所述鼓胀状态时，所述密封容器的高度为所述电池壳体高度的2-3倍。
5.如权利要求1所述的气体收集方法，其特征在于，在收集气体的步骤中，烘烤所述密封容器的烘烤温度为75-85℃。
6.如权利要求5所述的气体收集方法，其特征在于，在收集气体的步骤中，烘烤所述密封容器的烘烤时长为大于等于24h。
7.如权利要求1所述的气体收集方法，其特征在于，在收集气体的步骤中，所述容置腔内的压力为1.8-2.3Mpa时，所述泄压阀打开。
8.如权利要求1至7中任一项所述的气体收集方法，其特征在于，所述烘烤装置为烘箱。
9.一种气体收集装置，其特征在于，包括电池、具有收集腔的密封容器以及烘烤装置，所述电池封装于所述密封容器，所述密封容器设于所述烘烤装置内，所述烘烤装置用于烘烤所述密封容器以使所述密封容器收集所述电池所产生的气体。
10.如权利要求9所述的气体收集装置，其特征在于，所述电池包括电池壳体、在受热状态下产生气体的卷芯以及连接于所述电池壳体的泄压阀，所述电池壳体具有供所述卷芯设置的容置腔，在所述烘烤装置烘烤所述密封容器时，所述容置腔内的气体在热压的作用下将所述泄压阀打开并流动至所述收集腔。
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