CN209841471U - 气体收集装置以及锂离子电池气体收集结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，提供一种气体收集装置以及锂离子电池气体收集结构。本实用新型所述的气体收集装置包括具有第一储液腔(12)的第一储液件(10)和具有第二储液腔的第二储液件(20)，第一储液件和第二储液件之间设置有阀门(30)以控制第一储液件和第二储液件之间的连通，其中第一储液件上形成有用以接收外界的气体或者向外界排出气体的气体连接口(40)，气体连接口配置为能够封闭，第二储液件设置为能够将第二储液腔内的液体推送到第一储液腔内。本申请提供的气体收集装置能够收集锂离子电池中的气体并测量气体体积，还可连接外界检测设备以对锂离子电池中的气体进行进一步的分析。

Description

气体收集装置以及锂离子电池气体收集结构

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种气体收集装置以及锂离子电池气体收集结构。

背景技术

锂离子电池作为一种能量存储装置，安全、高效是消费者的关注点。在锂离子电池使用过程中，高温、过充等条件会导致电池内部产气，影响电池的正常使用，严重情况甚至产生安全事故。研究锂离子电池在不同条件下的内部产气情况，特别是产气量及气体组分，有助于了解该条件下的内部反应情况，对电池的结构设计、体系设计及机理分析有重要的指导意义。由于电池内部为密闭体系，产气会形成一定内压，且气体易扩散，电池拆解分析时收集比较困难。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种气体收集装置，以收集锂离子电池内部产生的气体。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种气体收集装置，所述气体收集装置包括具有第一储液腔的第一储液件和具有第二储液腔的第二储液件，所述第一储液件和所述第二储液件之间设置有阀门以控制所述第一储液件和所述第二储液件之间的连通，其中所述第一储液件上形成有用以接收外界的气体或者向外界排出气体的气体连接口，所述气体连接口配置为能够封闭，所述第二储液件设置为能够将所述第二储液腔内的液体推送到所述第一储液腔内。

进一步的，所述第二储液件设置为能够通过所述第二储液腔自身腔壁的弹性形变将所述第二储液腔内的液体推送到所述第一储液腔内。

进一步的，所述第二储液件为柔性储液囊。

进一步的，所述第一储液件包括外壳，所述第一储液腔形成在所述外壳中，所述气体连接口形成在所述外壳上，所述第一储液腔具有朝向上方的储液腔室开口，所述气体连接口和所述储液腔室开口流体连通，所述气体连接口的位置低于所述储液腔室开口的位置。

进一步的，所述第一储液腔为环绕所述外壳的内壁的环状腔室，以在所述外壳的内部限定气体流道，所述气体连接口形成在所述外壳的底部以流体连通所述气体流道。

进一步的，所述储液腔室开口为形成在所述第一储液腔的上端的环形开口，所述储液腔室开口上设置有储液腔室阀门，所述储液腔室阀门包括阀体部和操作部，所述阀体部能够封闭所述储液腔室开口，所述操作部包括贯穿外壳的顶端的连接杆，所述连接杆连接所述阀体部，且所述连接杆能够沿竖直方向移动，以使所述阀体部在封闭所述储液腔室开口的位置和打开所述储液腔室开口的位置之间移动。

进一步的，所述阀体部包括阀板以及设置在所述阀板上的环形的凸棱，所述凸棱和所述储液腔室开口的形状相匹配以能够封闭所述储液腔室开口，所述连接杆连接所述阀板的中心，且所述连接杆螺纹连接于所述外壳的顶端，所述第一储液件和所述第二储液件之间设置有连接管路，所述连接管路连接所述外壳的底端，所述阀门设置在所述连接管路上。

进一步的，所述外壳为透明件且所述外壳上设置有刻度线。

相对于现有技术，本实用新型所述的气体收集装置具有以下优势：

本实用新型所述的气体收集装置能够和电池连通以收集电池中的气体，在接收电池中的气体之前，先将气体连接口封闭并打开第一储液件和第二储液件之间的阀门，液体能够在第一储液腔和第二储液腔之间流动，并等待液体静止后再观察第一储液腔中的液位，之后打开气体连接口使得第一储液腔和锂离子电池连通，由于锂离子电池中产生了气体造成锂离子电池内部压力升高，从而进入连通的第一储液腔和第二储液腔中，从而造成第一储液件的液位下降。通过对比此时的液位与通入气体之前的液位，就能够得到锂离子电池进入连通的第一储液腔和第二储液腔中的气体的体积；另外，通过气体连接口外接气相色谱仪等装置，由于第二储液件能够将第二储液腔中的液体推动到第一储液腔中，就能够将锂离子电池进入气体收集装置的气体挤压到气相色谱仪中，从而检测气体组分。

本实用新型的另一目的在于提出一种锂离子电池气体收集结构，以收集锂离子电池内部产生的气体。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种锂离子电池气体收集结构，所述锂离子电池气体收集结构包括如上所述的气体收集装置和锂离子电池，所述锂离子电池包括顶部敞开的电池壳体和用于封闭所述电池壳体的盖板，所述盖板上形成有导气管，所述导气管上设置有阀门组件，所述阀门组件能够安装于所述气体连接口，以使所述导气管能够流体连通所述气体连接口。

进一步的，所述阀门组件包括上球阀和连接所述上球阀的下球阀，所述下球阀安装于所述盖板以连接所述导气管，所述上球阀用于连接所述气体连接口。

所述锂离子电池气体收集结构与上述气体收集装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施方式所述的气体收集装置的示意图；

图2为本实用新型实施方式所述的锂离子电池气体收集结构的示意图。

附图标记说明：

10-第一储液件 11-外壳 12-第一储液腔 13-储液腔室开口 14-连接杆

15-阀板 16-凸棱 20-第二储液件 21-连接管路 30-阀门 40-气体连接口

50-电池壳体 60-盖板 70-导气管 71-上球阀 72-下球阀 73-连接管

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种气体收集装置，如图1所示，所述气体收集装置包括具有第一储液腔12的第一储液件10和具有第二储液腔的第二储液件20，所述第一储液件10和所述第二储液件20之间设置有阀门30以控制所述第一储液件10和所述第二储液件20之间的连通，其中所述第一储液件10上形成有用以接收外界的气体或者向外界排出气体的气体连接口40，所述气体连接口40配置为能够封闭，所述第二储液件20设置为能够将所述第二储液腔内的液体推送到所述第一储液腔内。

利用本申请提供的气体收集装置接收电池中的气体之前，先将气体连接口40封闭并打开第一储液件10和第二储液件20之间的阀门30，液体能够在第一储液腔12和第二储液腔之间流动，并等待液体静止后再观察第一储液腔中的液位，之后打开气体连接口40使得第一储液腔和锂离子电池连通，由于锂离子电池中产生了气体造成锂离子电池内部压力升高，从而使得锂离子电池中的气体进入连通的第一储液腔12和第二储液腔中，气体将第一储液腔12中的液体挤出到第二储液腔中，从而造成第一储液件的液位下降。待第一储液腔12中的液位不再发生变化时，通过对比此时的第一储液件的液位与通入气体之前第一储液件的液位，就能够得到锂离子电池进入连通的第一储液腔12和第二储液腔中的气体的体积；另外，通过气体连接口外接气相色谱仪等装置，由于第二储液件能够将第二储液腔中的液体推动到第一储液腔中，就能够将锂离子电池进入气体收集装置的气体挤压到气相色谱仪中，从而检测气体组分。其中，需要说明的是，第一储液腔和第二储液腔中的液体不可以采用水，如果水通过和气体连接口进入锂离子电池内部的话，会毁坏电池甚至造成危险，因此液体可以采用石蜡油或者水银，这两者基本不含水，且不会与锂离子电池排出的气体反应，气体也很难溶于这两者中。

在本申请的实施方式中，第二储液件20可以采用具有活塞的第二储液腔，通过推动活塞杆就能够将第一储液腔12中的气体推动到与气体连接口40相连的气相色谱仪等检测装置中。

从成本以及易用性的角度上，本申请可以选用第二储液腔自身腔壁能够发生弹性形变的第二储液件，比如可以选用耐腐蚀橡胶、塑料等材料制成柔性的储液囊，储液囊内部进行抽真空处理，相应地第一储液件10采用刚性材料，在气体收集装置接收电池中的气体之前，先将气体连接口40封闭并打开第一储液件10和第二储液件20之间的阀门30，液体能够在第一储液腔12和第二储液腔之间流动，由于第二储液腔的自身腔壁能够发生形变从而使得第二储液腔和第一储液腔中的液体达到平衡，等待液体静止后再观察第一储液腔12中的液位，之后在将锂离子电池和第一储液件10连通，锂离子电池进入第一储液腔12中的气体会压迫第一储液腔12中的液体进入第二储液腔中，并造成柔性的储液囊发生膨胀；收集完成气体之后，挤压柔性的储液囊，就能够将第一储液腔12中的气体挤压到气相色谱仪中以进行气体成分的检测。

本申请第二方面提供一种锂离子电池气体收集结构，该结构包括上述的气体收集装置和能够和该气体收集装置连通的锂离子电池，该锂离子电池的作用是用来模拟常见的锂离子电池，其结构和常见的锂离子电池结构类似但是具有能够和气体收集装置的气体连接口连接的导气孔，以便向气体收集装置排出气体。具体地，如图2所示，该锂离子电池包括顶部敞开的电池壳体50和用于封闭所述电池壳体50的盖板60，所述盖板上形成有导气管70，所述导气管70上设置有阀门组件，所述阀门组件能够安装于所述气体连接口40，以使所述导气管70能够流体连通所述气体连接口40。

阀门组件可以选用适当的结构，可选地，如图2所示，阀门组件包括上球阀71和连接所述上球阀71的下球阀72，所述下球阀72安装于所述盖板60以连接所述导气管70，所述上球阀71用于连接所述气体连接口40。比如在图2中，下球阀72采用螺栓连接的形式设置在导气管上，上球阀71同样采用螺栓连接的形式设置在气体连接口40的外沿，在上球阀71和下球阀72之间通过螺纹连接设置有连接管73，上球阀71、下球阀72和连接管73能够共同限定导气管70至气体连接口40之间的通路，调节上球阀71和下球阀72中的任一者就能够控制导气管70和气体连接口40之间的通路的开闭。另外，通过这种双重球阀的结构，在锂离子电池向第一储液腔12中排气的过程中，一旦第一储液腔12中的液面不再发生变化，先调节上球阀71以断开导气管70和气体连接口40之间的通路，再调节下球阀72封闭锂离子电池，从而能够避免气体收集装置内的气体和外界混合，避免对检测结果造成影响。

第一储液件10可以选用适当的结构，可选地，如图2所示，所述第一储液件包括外壳11，所述第一储液腔12形成在所述外壳11中，所述气体连接口40形成在所述外壳11上，所述第一储液腔12具有朝向上方的储液腔室开口13，所述气体连接口40和所述储液腔室开口13流体连通，所述气体连接口40的位置低于所述储液腔室开口13的位置，因此当电池中的气体从进入外壳11之中后，气体会向上部流动，并通过储液腔室开口13进入第一储液腔12中。

在本申请的优选实施方式中，第一储液腔12为环绕所述外壳11的内壁的环状腔室，如图2所示，外壳11中的部分构成了第一储液腔12的腔壁，外壳11选用透明件且其上设置于刻度线，从而便于进行读数；环状的第一储液腔12在外壳11的中部限定有气体流道，该气体流道延伸至外壳11的底端并形成上述的气体连接口40，在环状的第一储液腔12的顶端形成有环状的所述储液腔室开口13，因此当气体经由气体流道向上流动至外壳11中的顶部位置后能够均匀地进入第一储液腔12中。

第二储液腔优选在第一储液腔12的下方与第一储液腔12流体连通，优选地，如图2所示，第一储液件10和第二储液件20之间设置有连接管路21，连接管路21连接外壳11的底端，上述的阀门30设置在连接管路21上，因此当气体从上方的储液腔室开口13进入第一储液腔12之后，能够挤压第一储液腔12中的液体使得第一储液腔12下部的液体进入第二储液腔中。

储液腔室开口13上设置有储液腔室阀门，该储液腔室阀门包括阀体部和操作部，阀体部能够封闭所述储液腔室开口13，操作部包括贯穿外壳的顶端的连接杆14，连接杆14连接所述阀体部，且连接杆14能够沿竖直方向移动，通过在竖直方向上移动连接杆14能够使阀体部在封闭所述储液腔室开口13的位置和打开储液腔室开口的位置之间移动。

由于储液腔室开口13位于外壳11中，为了能够在外壳11的外界控制阀体部，可选地，阀体部包括阀板15以及设置在所述阀板上的环形的凸棱16，该凸棱和储液腔室开口13的形状相匹配以能够封闭储液腔室开口13，连接杆螺纹连接在外壳11的顶端并连接阀板15的中心，因此当需要开启储液腔室开口13时，向上转动连接杆14即可，在开启状态向下转动连接杆14就能够封闭储液腔室开口13。

在需要检测气体收集装置所收集到的气体的成分时，需要分离气体收集装置和锂离子电池，具体地，可以在连接管73和下球阀72之间分离，分离之前先断开上球阀，分离之后将连接管和气相色谱仪相连之后再打开上球阀，从而保证检测结果的精确。当然，也可以不分离气体收集装置和锂离子电池，比如在第一储液件10上开设其他连接口，通过该连接口连接气相色谱仪，在封闭气体连接口40的情况下也能向气相色谱仪排气。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体收集装置，其特征在于，所述气体收集装置包括具有第一储液腔(12)的第一储液件(10)和具有第二储液腔的第二储液件(20)，所述第一储液件(10)和所述第二储液件(20)之间设置有阀门(30)以控制所述第一储液件(10)和所述第二储液件(20)之间的连通，其中所述第一储液件(10)上形成有用以接收外界的气体或者向外界排出气体的气体连接口(40)，所述气体连接口(40)配置为能够封闭，所述第二储液件(20)设置为能够将所述第二储液腔内的液体推送到所述第一储液腔内。

2.根据权利要求1所述的气体收集装置，其特征在于，所述第二储液件(20)设置为能够通过所述第二储液腔自身腔壁的弹性形变将所述第二储液腔内的液体推送到所述第一储液腔内。

3.根据权利要求2所述的气体收集装置，其特征在于，所述第二储液件(20)为柔性储液囊。

4.根据权利要求1所述的气体收集装置，其特征在于，所述第一储液件包括外壳(11)，所述第一储液腔(12)形成在所述外壳(11)中，所述气体连接口(40)形成在所述外壳(11)上，所述第一储液腔(12)具有朝向上方的储液腔室开口(13)，所述气体连接口(40)和所述储液腔室开口(13)流体连通，所述气体连接口(40)的位置低于所述储液腔室开口(13)的位置。

5.根据权利要求4所述的气体收集装置，其特征在于，所述第一储液腔(12)为环绕所述外壳(11)的内壁的环状腔室，以在所述外壳的内部限定气体流道，所述气体连接口(40)形成在所述外壳(11)的底部以流体连通所述气体流道。

6.根据权利要求5所述的气体收集装置，其特征在于，所述储液腔室开口(13)为形成在所述第一储液腔(12)的上端的环形开口，所述储液腔室开口上设置有储液腔室阀门，所述储液腔室阀门包括阀体部和操作部，所述阀体部能够封闭所述储液腔室开口(13)，所述操作部包括贯穿外壳的顶端的连接杆(14)，所述连接杆(14)连接所述阀体部，且所述连接杆能够沿竖直方向移动，以使所述阀体部在封闭所述储液腔室开口(13)的位置和打开所述储液腔室开口的位置之间移动。

7.根据权利要求6所述的气体收集装置，其特征在于，所述阀体部包括阀板(15)以及设置在所述阀板上的环形的凸棱(16)，所述凸棱(16)和所述储液腔室开口(13)的形状相匹配以能够封闭所述储液腔室开口(13)，所述连接杆(14)连接所述阀板(15)的中心，且所述连接杆(14)螺纹连接于所述外壳(11)的顶端，和/或；所述第一储液件(10)和所述第二储液件(20)之间设置有连接管路(21)，所述连接管路(21)连接所述外壳(11)的底端，所述阀门(30)设置在所述连接管路上。

8.根据权利要求4-6中任意一项所述的气体收集装置，其特征在于，所述外壳(11)为透明件且所述外壳(11)上设置有刻度线。

9.一种锂离子电池气体收集结构，其特征在于，所述锂离子电池气体收集结构包括权利要求1-8中任意一项所述的气体收集装置和锂离子电池，所述锂离子电池包括顶部敞开的电池壳体(50)和用于封闭所述电池壳体(50)的盖板(60)，所述盖板上形成有导气管(70)，所述导气管(70)上设置有阀门组件，所述阀门组件能够安装于所述气体连接口(40)，以使所述导气管(70)能够流体连通所述气体连接口(40)。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池气体收集结构，其特征在于，所述阀门组件包括上球阀(71)和连接所述上球阀(71)的下球阀(72)，所述下球阀(72)安装于所述盖板(60)以连接所述导气管(70)，所述上球阀(71)用于连接所述气体连接口(40)。