CN114221046B - 一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，包括步骤：第一步，在需要对预设型号的硬壳锂离子电池进行测试时，将至少一只完整电池装入真密度仪的样品仓，测试获得单只完整电池的表观体积；第二步，将至少一只未注入电解液且进行开口处理的参比电池装入真密度仪的样品仓中，测试获得单只参比电池的真体积；第三步，根据已知的每只完整电池的电解液注入量以及电解液的密度，计算获得每只完整电池内电解液的体积；第四步，计算获得单只完整电池的剩余空间体积，即该型号的硬壳锂离子电池的剩余空间体积。本发明能够对硬壳锂离子电池中的剩余空间体积进行测试，获知硬壳锂离子电池的产气容纳能力，为电池的安全设计提供参考。

Description

一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法
技术领域
本发明涉及硬壳锂离子电池技术领域，特别是涉及一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法。
背景技术
锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好和绿色无污染等优点，已被广泛应用于数码产品、电动汽车及储能领域。
锂离子电池电解液与电极之间的副反应，可产生气态产物，如H2、CO、CO2和烷烃、烯烃类有机化合物，这些气体的积累，将会导致锂离子电池膨胀、变形，严重时甚至导致电池壳体破裂，甚至会引起着火爆炸等事故，严重危及财产和人身安全。
目前，硬壳锂离子电池由于内部除固体液体材料所占用的空间之外，还有一部分被气体填充的剩余空间，从而可以承受由于电池内部产气所形成的一定压力，而几乎不发生形变。
但是，还没有一种方法，能够对硬壳锂离子电池中的剩余空间体积进行测试，从而获知硬壳锂离子电池的产气容纳能力，进而为电池的安全设计提供参考。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法。
为此，本发明提供了一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，包括以下步骤：
第一步，在需要对预设型号的硬壳锂离子电池进行测试时，将至少一只完整电池，装入真密度仪的样品仓，在预设的样品仓内部压力下，通过真密度仪测试获得单只完整电池的表观体积；
完整电池，是已注入电解液，且已封口的预设型号的硬壳锂离子电池；
第二步，将至少一只未注入电解液且进行开口处理的参比电池，装入真密度仪的样品仓中，在与第一步相同的预设的样品仓内部压力下，通过真密度仪测试获得单只参比电池的真体积；
参比电池，是与完整电池相同型号的电池，只是未注入电解液且进行了开口处理；
第三步，根据已知的每只完整电池的电解液注入量以及电解液的密度，计算获得每只完整电池内电解液的体积；
第四步，根据单只完整电池的表观体积、单只参比电池的真体积以及每只完整电池内电解液的体积，即可计算获得单只完整电池的剩余空间体积，然后作为该型号的硬壳锂离子电池的剩余空间体积。
优选地，在第三步中，已知的每只完整电池的电解液注入量，除以电解液的密度，即可计算获得每只完整电池内电解液的体积。
优选地，在第四步中，将单只完整电池的表观体积，减去单只参比电池的真体积以及每只完整电池内电解液的体积，即可获得单只完整电池的剩余空间体积。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，其设计科学，使用真密度仪对硬壳锂离子电池进行测试，通过测试电池的表观体积和真体积，可以计算获得电池中剩余空间的体积，因此，本发明能够对硬壳锂离子电池中的剩余空间体积进行测试，从而获知硬壳锂离子电池的产气容纳能力，进而为电池的安全设计提供参考，在锂离子电池行业中具有非常实用的推广意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法的流程图；
图2为本发明提供的一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，在实施例1中，将已注入电解液的18650圆柱型锂离子电池放入真密度仪样品仓进行测试时的结构示意图；
图3为本发明提供的一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，在实施例1中，将未注入电解液的参比锂离子电池(也是18650圆柱型锂离子电池)放入真密度仪样品仓进行测试时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图3，本发明提供了一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，包括以下步骤：
第一步，在需要对预设型号(例如18650型锂离子电池)的硬壳锂离子电池进行测试时，将至少一只完整电池，装入真密度仪的样品仓，在预设的样品仓内部压力下，通过真密度仪测试获得单只完整电池的表观体积。
完整电池，是已注入电解液，且已封口(即电池盖封口)的预设型号的硬壳锂离子电池；
需要说明的是，表观体积，包括材料实体、闭口孔隙的体积，但不包括开口孔隙的体积；完整电池的表观体积，具体包括电池内部的空间和材料零部件，但不包括电池盖部分开口孔隙的体积。
具体实现上，真密度仪，具体可以采用康塔仪器公司生产的UltraPYC 1200e型全自动真密度分析仪。
需要说明的是，当放入多只完整电池到真密度仪的样品仓中时，根据真密度仪测试得到的多只完整电池的总表观体积，除以完整电池的数量，即可获得单只完整电池的表观体积。
第二步，将至少一只未注入电解液且进行开口处理的参比电池，装入真密度仪的样品仓中，在与第一步相同的预设的样品仓内部压力下，通过真密度仪测试获得单只参比电池的真体积；
参比电池，是与完整电池相同型号(即预设型号)的电池，只是未注入电解液且进行了开口处理(即电池盖进行了开口处理)；
需要说明的是，真体积，包括材料实体的体积，但不包括孔隙的体积；参比电池的真体积，具体包括参比电池各个材料零部件的体积，但不包括材料零部件孔隙的体积。
需要说明的是，当放入多只未注入电解液并且进行开口处理的参比电池到真密度仪的样品仓中时，根据真密度仪测试得到的多只参比电池的总真体积，除以参比电池的数量，即可获得单只参比电池的真体积。
第三步，根据已知的每只完整电池的电解液注入量以及电解液的密度，计算获得每只完整电池内电解液的体积；
在第三步中，需要说明的是，已知的每只完整电池的电解液注入量，除以电解液的密度，即可计算获得每只完整电池内电解液的体积。
第四步，根据单只完整电池的表观体积、单只参比电池的真体积以及每只完整电池内电解液的体积，即可计算获得单只完整电池的剩余空间体积，然后作为该型号的硬壳锂离子电池的剩余空间体积。
在第四步中，具体实现上，将单只完整电池的表观体积，减去单只参比电池的真体积以及每只完整电池内电解液的体积，即可获得单只完整电池的剩余空间体积。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
实施例1。
下面以一款18650型的圆柱型锂离子电池为例，说明本发明，以进一步阐述本发明实质性特点。
需要说明的是，18650型锂离子电池是圆柱形锂电池的一种。其中“18”指电池直径为18mm，“65”指高度为65mm，“0”代表圆柱体型的电池。
第一步，将4只18650型的圆柱型的完整电池2(即已注入电解液的硬壳锂离子电池)，装入真密度仪的样品仓1。样品仓的压力设置为19PSI(磅/平方英寸)，如图2所示。记录数据如表1，计算单只完整电池的表观体积V1。
表1：完整电池的体积数据表。
样品数 总体积(cc) V1(cc)
4 65.9286 16.4822
第二步，制作4只未注入电解液的参比电池3。除未注入电解液外，参比电池的其他部件和制作步骤与第一步的完整电池均相同。对其进行开口后(即电池盖进行了开口处理)，装入真密度仪的样品仓1中进行相同的测试(即与第一步的样品仓的压力相同)，如图3所示。记录数据如表2，计算单只参比电池的真体积V2。
表2：参比电池的体积数据表。
参比样品数 总真体积(cc) V2(cc)
4 45.2787 11.3197
第三步，该型号的单只电池(即完整电池和参比电池所属18650型号的电池)所用电解液如表3所示，根据单只电池的电解液注入量(即注液量)以及电解液的密度，计算获得单只电池所用电解液的体积V3。
表3：所用电解液参数表。
注液量/g 密度(g/cm3) V3(cc)
4.8 1.26 3.8156
第四步，使用以上数据(即根据单只完整电池的表观体积V1、单只参比电池的真体积V2以及每只完整电池内电解液的体积V3)，计算该型号电池中剩余空间的体积V。计算结果如表4所示。
计算公式具体为：V＝V1-V2-V3。
表4：该型号电池中剩余空间的体积示意表。
V1(cc) V2(cc) V3(cc) V(cc)
16.4822 11.3197 3.8156 1.3469
需要说明的螺丝，本发明提供的测试方法，不仅限于对18650型的圆柱型锂离子电池中剩余空间体积的测试，在其他硬壳电池剩余空间的体积的测试中，可基于本发明提供的思路进行相应测试方法的开发。对本发明的任何等同替换都在本发明的保护范围内。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，其设计科学，使用真密度仪对硬壳锂离子电池进行测试，通过测试电池的表观体积和真体积，可以计算获得电池中剩余空间的体积，因此，本发明能够对硬壳锂离子电池中的剩余空间体积进行测试，从而获知硬壳锂离子电池的产气容纳能力，进而为电池的安全设计提供参考，在锂离子电池行业中具有非常实用的推广意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在需要对预设型号的硬壳锂离子电池进行测试时，将至少一只完整电池，装入真密度仪的样品仓，在预设的样品仓内部压力下，通过真密度仪测试获得单只完整电池的表观体积；
完整电池，是已注入电解液，且已封口的预设型号的硬壳锂离子电池；
第二步，将至少一只未注入电解液且进行开口处理的参比电池，装入真密度仪的样品仓中，在与第一步相同的预设的样品仓内部压力下，通过真密度仪测试获得单只参比电池的真体积；
参比电池，是与完整电池相同型号的电池，只是未注入电解液且进行了开口处理；
第三步，根据已知的每只完整电池的电解液注入量以及电解液的密度，计算获得每只完整电池内电解液的体积；
第四步，根据单只完整电池的表观体积、单只参比电池的真体积以及每只完整电池内电解液的体积，即可计算获得单只完整电池的剩余空间体积，然后作为该型号的硬壳锂离子电池的剩余空间体积；
在第四步中，将单只完整电池的表观体积，减去单只参比电池的真体积以及每只完整电池内电解液的体积，即可获得单只完整电池的剩余空间体积。
2.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池中剩余空间体积的测试方法，其特征在于，在第三步中，已知的每只完整电池的电解液注入量，除以电解液的密度，即可计算获得每只完整电池内电解液的体积。
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