CN206095503U - 一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，包括由上壳体和下壳体通过螺纹连接构成的圆柱形夹套，所述圆柱形夹套内部用于安装待检测锂离子电池，其中，在上壳体的上部中心处安装有正极导电柱，在下壳体的底部中心处通过螺纹连接安装有压力变送器；所述正极导电柱与电池测试台的正极检测线连接，所述下壳体与电池测试台的负极检测线连接，所述压力变送器其由外部电源供电，压力变送器输出线与电池测试台其它通道检测线连接。本实用新型实现了对电池内部气体压力的实时监控，结构简单、测试方便和准确，对指导锂离子电池本体设计、安全阀设计以及消除锂离子电池安全隐患具有重要指导意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置。
背景技术
锂离子电池由于能量密度高、循环寿命好、环境污染小等优点，在小型数码电子产品、电动工具、电动汽车、航模等领域都有广泛应用。然而，近年来锂离子电池爆炸伤人事件也屡见不鲜，锂离子电池的安全问题非常重要。
锂离子电池其安全问题主要源于电池内部热失控的发生。锂离子电池发生热失控，主要是由电极和电解液间的化学反应引起。如过充、过热和短路等，强氧化性正极材料释放出氧气，而电解液极易与氧气反应，放出大量的热和气体；产生的热量会进一步加速正极材料的分解，产生更多的氧气，促进更多放热反应的进行。同时强还原性负极金属锂，与氧接触会立即燃烧并引燃电解液、隔膜等。锂离子电池在滥用情况下出现的内部温度升高导致大量放热反应发生，放出的热量及气体来不及散逸，在电池中积累并进一步加剧电池内部放热反应的发生，如此恶性循环导致电池温度迅速升高而失控引起爆炸。目前行业使用安全阀泄压、优化电池材料及结构设计来解决热失控问题。安全阀的极限设计必须在安全范围内，极限压力值过高则内部气体不能及时排出而引起锂离子电池爆炸。锂离子电池在化成、循环等充放电过程中也会产生一定量的气体，若极限压力过低则又会导致电池过早失效，降低电池使用寿命。盖帽结构及安全阀设计由锂离子电池产气量决定，以便电芯具有较好的环境适应性和安全性。因而在锂离子电池化成、老化、高温存储及各种安全测试过程中对锂离子电池内部压力实时监控，掌握电池内部压力变化情况，对于电池设计、材料搭配、安全阀设计、电解液成分优化等具有非常重要的指导意义。然而，在现有技术中，对于实现锂离子电池内部气体压力的在线监测还没有结构简单、使用方便的配套装置。
实用新型内容
为了解决以上问题，本实用新型提供一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，用于实现实时监测锂离子电池内部气体压力。
本实用新型采用的技术方案如下：一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，包括由上壳体和下壳体通过螺纹连接构成的圆柱形夹套，所述圆柱形夹套内部用于安装待检测锂离子电池，其中，在上壳体的上部中心处安装有正极导电柱，在下壳体的底部中心处通过螺纹连接安装有压力变送器；在所述压力变送器的进气孔前端设有凹槽，凹槽内安装有负极导电柱，负极导电柱的中心处设有负极导电柱通孔，所述压力变送器进气孔和负极导电柱通孔均与锂离子电池负极壳体底部开孔位置对应且相通；所述正极导电柱与电池测试台的正极线连接，所述下壳体与电池测试台的负极线连接，所述压力变送器由外部电源供电，压力变送器输出线与电池测试台其它通道检测线连接。
优选地，所述正极导电柱呈倒置的沉头帽状嵌在绝缘基座内，绝缘基座则安装在上壳体上，正极导电柱下端的帽状体用于与锂离子电池的正极盖帽接触，在正极导电柱的柱体上套有上弹簧。绝缘基座的设计一方面是为了实现正极导电柱与上壳体的绝缘，另一方面方便了上弹簧的安装与使用。而上弹簧的使用是为了实现正极导电柱下端的帽状体始终与锂离子电池的正极盖帽接触并导通。
所述负极导电柱的下部设有内陷的腔体，在由内陷的腔体及压力变送器上设有的凹槽所组成的空间内竖直设有下弹簧。下弹簧的使用是为了支撑负极导电柱，进而使负极导电柱始终与锂离子电池负极壳体的底面接触并导通。
在压力变送器的上端面环形凹槽内设有弹性密封O型圈，弹性密封O型圈的上表面用于与锂离子电池负极壳体的底面接触。当旋转上壳体与下壳体之间的螺纹时，弹性密封O型圈因此受到压力，进而实现锂离子电池负极壳体底部通孔与压力变送器进气孔的密闭连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过圆柱形夹套和压力变送器组合，实现了对电池内部气体压力的实时监控，结构简单、测试方便和准确，对指导锂离子电池本体设计、安全阀设计以及消除锂离子电池安全隐患具有重要指导意义。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，包括由上壳体5和下壳体8通过螺纹7连接构成的圆柱形夹套，所述圆柱形夹套内部用于安装待检测锂离子电池17，其中，在上壳体5的上部中心处安装有正极导电柱1，在下壳体8的底部中心处通过螺纹15连接安装有压力变送器16；在所述压力变送器16的中心处设有压力变送器进气孔14及凹槽，凹槽内安装有负极导电柱12，负极导电柱12的中心处设有负极导电柱通孔10，所述压力变送器进气孔14和负极导电柱通孔10均与锂离子电池负极壳体底部通孔9位置对应且相通；所述正极导电柱1与电池测试台的正极线连接，所述下壳体8与电池测试台的负极线连接，所述压力变送器16与电池测试台其它通道检测线连接。
所述正极导电柱1呈倒置的沉头帽状嵌在绝缘基座2内，绝缘基座2则安装在上壳体5上，正极导电柱1下端的帽状体用于与锂离子电池17的正极盖帽4接触，在正极导电柱1的柱体上套有上弹簧3。
所述负极导电柱12的下部设有内陷的腔体，在由内陷的腔体及压力变送器16上设有的凹槽所组成的空间内竖直设有下弹簧13。
在压力变送器16的上端面环形凹槽内设有弹性密封O型圈11，弹性密封O型圈11的上表面用于与锂离子电池负极壳体6的底面接触。
本实用新型装置可用于监测电池化成、充放电、循环、安全测试及热失效过程中内部气体实时压力，对于电芯结构设计、电解液配方、注液量及电池盖帽防爆阀压力设置等电池安全性问题具有重要指导意义，具有结构简单、借鉴性高、可操作性强等特点。
Claims (4)
1.一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，其特征在于：包括由上壳体（5）和下壳体（8）通过螺纹（7）连接构成的圆柱形夹套，所述圆柱形夹套内部用于安装待检测锂离子电池（17），其中，在上壳体（5）的上部中心处安装有正极导电柱（1），在下壳体（8）的底部中心处通过螺纹（15）连接安装有压力变送器（16）；在所述压力变送器（16）的进气孔（14）前端设有凹槽，凹槽内安装有负极导电柱（12），负极导电柱（12）的中心处设有负极导电柱通孔（10），所述压力变送器进气孔（14）和负极导电柱通孔（10）均与锂离子电池负极壳体底部开孔（9）位置对应且相通；所述正极导电柱（1）与电池测试台的正极检测线连接，所述下壳体（8）与电池测试台的负极检测线连接，所述压力变送器（16）由外部电源供电，压力变送器（16）输出线与电池测试台其它通道检测线连接。
2.如权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，其特征在于：所述正极导电柱（1）呈倒置的沉头帽状嵌在绝缘基座（2）内，绝缘基座（2）则安装在上壳体（5）上，正极导电柱（1）下端的帽状体用于与锂离子电池（17）的正极盖帽（4）接触，在正极导电柱（1）的柱体上套有上弹簧（3）。
3.如权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，其特征在于：所述负极导电柱（12）的下部设有内陷的腔体，在由内陷的腔体及压力变送器（16）上设有的凹槽所组成的空间内竖直设有下弹簧（13）。
4.如权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池内部气体压力在线监测装置，其特征在于：在压力变送器（16）的上端面环形凹槽内设有弹性密封O型圈（11），弹性密封O型圈（11）的上表面用于与锂离子电池负极壳体（6）的底面紧密接触。
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2016
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