CN206574817U - 一种铝壳锂离子胀气电池取气测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种铝壳锂离子胀气电池取气测试装置。包括用于夹持胀气电池的夹具、用于导出胀气气体的取气针、用于驱动取气针进入胀气电池的步进电机、与取气针相连的真空泵及气体收集袋、与气体收集袋相连的气相色谱仪，所述的取气针为不锈钢材质的空心管体，取气针的头部设有便于刺穿胀气电池的尖部，所述取气针的尾部为与步进电机相连的实心结构。由上述技术方案可知，本实用新型的取气针在步进电机的控制下对胀气电池进行穿刺取气，胀气电池内部的气体通过第一导管、第一气密阀、气体收集袋后进入气相色谱仪进行气体成分及含量分析。整个装置制造简单、成本低廉、结构紧凑，可剖析不同工况下的电池胀气机理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铝壳锂离子胀气电池取气测试装置。
背景技术
近年来，锂离子电池因工作电压高、能量密度大、无记忆效应、自放电率小、对环境友好等优异性能得到了迅猛发展。中国锂电产业持续高速增长，不同领域的广泛应用对于锂离子电池的性能提出了更高的要求。
锂离子电池在进行充放电过程中会产生气体，主要是因为电解质溶剂的分解。尽管常用的电解质中烷基碳酸酯溶剂的氧化电势较高（在4.5-5V之间），但在较高电势下仍会被氧化产生包括CO、CO2以及含有酯键、羟基以及醛基的有机物。同时在低电势下，会在负极的表面发生分解从而产生烯烃气体。除了电解质溶剂的分解，还存在电解质中的锂盐的产气问题：如最常用的LiPF6，分解温度只有80-85℃。Li 盐的分解不仅影响其本身的稳定性，同时其分解产生的HF与PF5 与SEI膜中的Li2CO3、烷基碳酸锂和烷氧基碳酸锂反应，产生气体。产生的气体会引起极片膨胀以及增加电池内阻，从而对电池的循环性能产生非常大的影响。气体产生的量越多，电池的循环性能就越差，容量快速衰减。因此对锂离子电池胀气成分分析显得尤为重要。通过监测胀气电池气体组分及含量，能够更好地指导研究者们对电池材料以及电池设计进行优化和改进。
通过对铝壳锂离子胀气电池取气测试装置检测电池内部产气，可以分析胀气电池内部电化学反应机理，亦可研究不同电池设计、生产工艺、电极及电解液种类、存储方式、使用环境和充放电制度等条件下电池内部产气的作用机理，以便得出对于不同条件下产气的抑制处理手段。因此，提供一种胀气电池取气测试装置非常必要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，该测试装置能够快速分析铝壳锂离子胀气气体成份及含量。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：包括用于夹持胀气电池的夹具、用于导出胀气气体的取气针、用于驱动取气针进入胀气电池的步进电机、与取气针相连的真空泵及气体收集袋、与气体收集袋相连的气相色谱仪，所述的取气针为不锈钢材质的空心管体，取气针的头部设有便于刺穿胀气电池的尖部，所述取气针的尾部为与步进电机相连的实心结构。
所述的取气针上套设有橡胶或硅胶材质制成的O型密封套，该O型密封套的内径与取气针的外径相等，所述的O型密封套靠近取气针的头部设置，O型密封套在取气针刺穿胀气电池时与胀气电池之间形成密封。
所述取气针的外径为2～8mm，所述取气针的内径为0.5～2mm。
所述的气体收集袋通过第一导管与取气针相连，所述的第一导管上旁通有与真空泵相连的第二导管，所述的第一导管上设有第一气密阀，所述的第二导管上设有第二气密阀。
所述的第一导管及第二导管由橡胶或硅胶材质制成，所述的第一气密阀与第二气密阀由聚丙烯材质制成。
所述的夹具及步进电机均固定在底座上，且步进电机垂直于夹具设置，所述的底座及夹具由金属材料焊接而成，且夹具上设有调节螺丝。
所述的气相色谱仪配置有介质阻挡放电等离子体检测器。
所述的真空泵为油泵。
所述的气体收集袋为多层铝箔复合膜材质。
所述的夹具、取气针、步进电机、真空泵、气体收集袋、底座、胀气电池均置于手套箱内，所述的手套箱内充满惰性气体。
由上述技术方案可知，本实用新型的取气针在步进电机的控制下对胀气电池进行穿刺取气，胀气电池内部的气体通过第一导管、第一气密阀、气体收集袋后进入气相色谱仪进行气体成分及含量分析。整个装置制造简单、成本低廉、结构紧凑，可剖析不同工况下的电池胀气机理。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示的一种铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，包括用于夹持胀气电池10的夹具1、用于导出胀气气体的取气针2、用于驱动取气针2进入胀气电池10的步进电机3、与取气针2相连的真空泵4及气体收集袋5、与气体收集袋5相连的气相色谱仪6，取气针2为不锈钢材质的空心管体，取气针2的头部设有便于刺穿胀气电池10的尖部，取气针2的尾部为与步进电机3相连的实心结构。
进一步的，取气针2上套设有橡胶或硅胶材质制成的O型密封套7，该O型密封套7的内径与取气针2的外径相等，O型密封套7靠近取气针2的头部设置，O型密封套7在取气针2刺穿胀气电池10时与胀气电池10之间形成密封。
进一步的，取气针2的外径为2～8mm，取气针2的内径为0.5～2mm。
进一步的，气体收集袋5通过第一导管8与取气针2相连，第一导管8上旁通有与真空泵4相连的第二导管9，第一导管8上设有第一气密阀81，第二导管9上设有第二气密阀91。
进一步的，第一导管8及第二导管9由橡胶或硅胶材质制成，第一气密阀81与第二气密阀91由聚丙烯材质制成。
进一步的，夹具1及步进电机3均固定在底座11上，且步进电机3垂直于夹具1设置，底座11及夹具1由金属材料焊接而成，且夹具1上设有调节螺丝。通过调节螺丝的调节可以使夹具1夹持不同大小型号的胀气电池。
进一步的，气相色谱仪6配置有介质阻挡放电等离子体检测器。
进一步的，真空泵4为油泵。
进一步的，气体收集袋5为多层铝箔复合膜材质。
进一步的，夹具1、取气针2、步进电机3、真空泵4、气体收集袋5、底座11、胀气电池10均置于手套箱内，手套箱内充满惰性气体（H2O、O2＜0.1ppm）。
本实用新型的工作原理及工作过程如下：
先打开第一气密阀与第二气密阀，再将真空泵打开抽真空置换流路气体；随后关闭真空泵和第二气密阀，打开步进电机进行穿刺，胀气气体经过取气针、第一导管、第一气密阀进入气体收集袋；最后关闭第一气密阀和步进电机，将气体收集袋上的开关拧紧，气体进入气相色谱仪进行气体成分及含量分析。
本实用新型的有益效果在于：1）导管采用气密材料制成，能有效阻止气体泄漏；2）固定有取气针的步进电机能瞬间有效的刺穿胀气电池，同时可控制穿刺深度，导出胀气气体；3）O型密封套安装于取气针的针头处，能有效的对穿刺气体进行密封，防止气体泄漏；4）夹具能有效的对穿刺电池进行固定，不论方形或者圆形铝壳电池；5）气体收集袋为多层铝箔复合膜材质，能够防治气体存储时的腐蚀及泄漏；6）气相色谱仪配置的介质阻挡放电等离子体检测器能够对痕量产气成分进行分析；7）真空泵能有效的排除管路内存在空气对胀气气体的分析干扰。
综上所述，本实用新型测试装置中的取气针，可刺穿进入胀气电池内部导出需要测试的气体；由硅胶或橡胶制成的O型密封套套设在取气针的头部，可起到穿刺时的缓冲及气体密封作用；第二导管及第二气密阀连接真空泵与取气针，通过第二气密阀可控制管道内的空气含量，防止空气引起的测试干扰；步进电机用于固定取气针进行电池穿刺取气；真空泵用于抽真空控制气路管道内的空气含量；气体收集袋可对气体进行储存，并将气体送入气相色谱仪分析；该测试装置制造简单、成本低廉、结构紧凑，能够对胀气电池内部产生的气体进行收集分析，剖析不同工况下的电池胀气机理。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：包括用于夹持胀气电池（10）的夹具（1）、用于导出胀气气体的取气针（2）、用于驱动取气针（2）进入胀气电池（10）的步进电机（3）、与取气针（2）相连的真空泵（4）及气体收集袋（5）、与气体收集袋（5）相连的气相色谱仪（6），所述的取气针（2）为不锈钢材质的空心管体，取气针（2）的头部设有便于刺穿胀气电池（10）的尖部，所述取气针（2）的尾部为与步进电机（3）相连的实心结构。
2.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的取气针（2）上套设有橡胶或硅胶材质制成的O型密封套（7），该O型密封套（7）的内径与取气针（2）的外径相等，所述的O型密封套（7）靠近取气针（2）的头部设置，O型密封套（7）在取气针（2）刺穿胀气电池（10）时与胀气电池（10）之间形成密封。
3.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述取气针（2）的外径为2～8mm，所述取气针（2）的内径为0.5～2mm。
4.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的气体收集袋（5）通过第一导管（8）与取气针（2）相连，所述的第一导管（8）上旁通有与真空泵（4）相连的第二导管（9），所述的第一导管（8）上设有第一气密阀（81），所述的第二导管（9）上设有第二气密阀（91）。
5.根据权利要求4所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的第一导管（8）及第二导管（9）由橡胶或硅胶材质制成，所述的第一气密阀（81）与第二气密阀（91）由聚丙烯材质制成。
6.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的夹具（1）及步进电机（3）均固定在底座（11）上，且步进电机（3）垂直于夹具（1）设置，所述的底座（11）及夹具（1）由金属材料焊接而成，且夹具（1）上设有调节螺丝。
7.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的气相色谱仪（6）配置有介质阻挡放电等离子体检测器。
8.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的真空泵（4）为油泵。
9.根据权利要求1所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的气体收集袋（5）为多层铝箔复合膜材质。
10.根据权利要求6所述的铝壳锂离子胀气电池取气测试装置，其特征在于：所述的夹具（1）、取气针（2）、步进电机（3）、真空泵（4）、气体收集袋（5）、底座（11）、胀气电池（10）均置于手套箱内，所述的手套箱内充满惰性气体。
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