CN210322483U - 一种用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，包括刺破机构和气体收集机构；刺破机构包括形成空腔的立壁，立壁的下端面上设有第一密封垫，上端面上连接有盖体，钻头位于所述立壁形成的空腔内，钻头连接有钻杆，且钻杆穿过盖体并伸出空腔外部，钻头能够在钻杆的带动下进行往复运动；所述空腔通过管道连接气体收集机构，所述气体收集机构包括依次与所述空腔连通的第一集气袋、第二集气袋、和第二真空泵，所述空腔还通过一管道与第一真空泵连接，第一真空泵的气体输出通道与所述第一集气袋连通；气体收集机构的各段连通管道上设有阀门。本实用新型能够实现大尺寸锂电池内部气体全收集、检测以及内部压力的监控。

Description

一种用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池检测技术领域，尤其涉及一种大尺寸锂离子电池内部气体全收集以及内部压力检测装置。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、功率密度高、自放电率低等优点，是比较理想的能量储存设备，已经在消费电子、电动工具、电动车等领域得到广泛的应用。然而，锂离子电池从最初的化成到后期的使用过程中，总会伴随着氧化还原副反应的发生，从而不可避免的产生一定的气体，造成电池内部压力的增大，电池压力达到一定程度即会破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸，影响电池安全性。所以需要对产生的气体进行定性及定量分析，分析产气的原因，从源头上改善或解决产气问题。且对锂离子电池内部压力的检测，对推断电池内部的反应情况也具有重要的指导意义。

现有的取气方法一般为排水集气法，在水下解剖电池，通过带刻度、装有水的集气管收集排出的气体。这种方法操作不便，准确度与重现性不佳且安全性差。《电池内部气体测量装置》中公开了一种电池内部气体取气装置，但该发明中气体收集装置与空气连通，因此不能用作气体成分分析。多数专利中的取气方法仅能取出锂电池内部一部分气体，无法对其进行定量分析。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种安全快捷、操作简单的锂电池气体全收集以及内部压力测试的装置，以实现大尺寸和方形锂离子电池内部气体收集、检测以及内部压力的监控装置。

为实现上述目的，本实用新型专利采用如下技术方案：

一种用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，包括刺破机构和气体收集机构；所述刺破机构包括形成空腔的立壁，所述立壁的下端面上设有第一密封垫，所述立壁上端面上可拆卸连接有盖体，钻头位于所述立壁形成的空腔内，所述钻头连接有钻杆，且所述钻杆穿过盖体并伸出空腔外部，所述钻头能够在钻杆的带动下进行往复运动；所述空腔通过管道连接气体收集机构，所述气体收集机构包括依次与所述空腔连通的第一集气袋、第二集气袋、和第二真空泵，所述空腔还通过一管道与第一真空泵连接，所述第一真空泵的气体输出通道与所述第一集气袋连通；所述气体收集机构的各段连通管道上设有阀门。

所述盖体与立壁之间的连接部位设有第二密封垫；所述钻杆的外表面和盖体上设有能够相互啮合的螺纹，空腔外部的钻杆上设有手柄；所述盖体与立壁采用螺纹连接或卡合连接。

所述钻头顶部开口且内部设有压力传感器，所述压力传感器与外部的压力检测装置信号连接，压力检测装置包括数字显示器。

所述气体收集机构的各段连通管道上的阀门包括：空腔与第一集气袋的连通通道上的第一阀门、第一集气袋与第二集气袋的连通通道上的第二阀门、第二集气袋与第二真空泵的连通通道上的第三阀门、空腔与第一真空泵的连通通道上的第四阀门、第一真空泵与第一集气袋的连通通道上的第五阀门，上述各阀门均为单向阀；所述气体收集机构的各段连通管道为橡胶软管。

所述第一集气袋与第二集气袋均为铝箔采样袋；所述第一集气袋与第二集气袋上均设有采样口。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的装置结构简单，安全快捷，能够对锂离子电池内部气体进行全收集并同时检测内部压力，样品能够实现全收集且有效实现气液分离，对气体样品和电解液的液体样品均能够进行准确的采集和检测，填补了锂电池检测方面一体化检测技术的空白，特别适用于不便于移动或放置的大尺寸锂离子电池和方形电池的检测。

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例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是本实用新型装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过结合附图对本实用新型创造进行进一步说明，但不限定本实用新型的保护范围。

本实用新型的用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置如图1所示，包括刺破机构1和气体收集机构2；所述刺破机构1包括形成空腔的立壁101，所述立壁101的下端面上设有第一密封垫102，所述立壁101上端面上可拆卸连接有盖体103，钻头104 位于所述立壁101形成的空腔内，所述钻头104连接有钻杆105，且所述钻杆105穿过盖体103并伸出空腔外部，所述钻头104能够在钻杆105的带动下进行往复运动；所述空腔通过管道连接气体收集机构2，所述气体收集机构2包括依次与所述空腔连通的第一集气袋201、第二集气袋202、和第二真空泵204，所述空腔还通过一管道与第一真空泵203 连接，所述第一真空泵203的气体输出通道与所述第一集气袋201连通；所述气体收集机构2的各段连通管道上设有阀门。

所述盖体103与立壁101之间的连接部位设有第二密封垫106；所述钻杆105的外表面和盖体103上设有能够相互啮合的螺纹，空腔外部的钻杆105上设有手柄107，通过旋转手柄107带动钻杆105旋转，钻杆105能够在螺纹啮合作用下带动钻头104进行升降，持续下降时能够对固定于刺破机构1下方的待测电池施加作用力，进而刺破电池，第一密封垫102使得刺破位置被密封于立壁101围合成的空腔内，使得电池内部的气体和部分汽化的液体能够全部自刺破位置逸出并被捕获；所述盖体103可以通过多种实现形式与立壁101连接，现有技术中也具有常规的实现手段，例如螺纹连接、卡合连接等。

所述钻头104顶部开口且内部设有压力传感器(图未示)，所述压力传感器与外部的压力检测装置信号连接，压力检测装置用于处理、显示、记录或反馈所获得的压力信息，例如压力检测装置具有数字显示器，能够将测得的压力显示出来。压力传感器和压力检测装置属于现有技术中的常规装置，可以直接市购获得。

所述气体收集机构2的各段连通管道上的阀门包括：空腔与第一集气袋201的连通通道上的第一阀门205、第一集气袋201与第二集气袋202的连通通道上的第二阀门206、第二集气袋202与第二真空泵204的连通通道上的第三阀门207、空腔与第一真空泵203 的连通通道上的第四阀门208、第一真空泵203与第一集气袋201的连通通道上的第五阀门209，上述各阀门均为单向阀，能够有效防止气体的回流。所述气体收集机构2的各段连通管道优选为橡胶软管，方便安装，接口处能够用胶液密封，以免外界空气的干扰并避免气体的泄漏。

所述第一集气袋201与第二集气袋202均为铝箔采样袋，体积小，密封性好；所述第一集气袋201与第二集气袋202上均设有采样口210，所述采样口210可以与通过采样管等直接与外部的检测装置连接，也可以通过单独的采样装置通过该采样口210进行采样，采样口210的具体结构设计在常规技术中具有多种实现形式，本案采用现有设计即可。

采用本实用新型装置进行锂电池气体和电解液收集并分析时，具体操作包括如下步骤：将待测电池放置于刺破机构1下方并由立壁101压紧，第一密封垫102将压紧位置密封。装置运行前打开所有阀门，使用第二真空泵204对装置内进行抽真空，抽真空结束后关闭除第一阀门205以外的阀门。旋转手柄107使钻头104向下运动并刺破待测电池，当电池刺破的瞬间通过压力传感器获得此时的压力值，可以通过数字显示器上的压力值读取，即为电池内压。由于此时装置内为负压，电池内部压力大于与其连通的空腔内压力，电池内部气体被放出，进入第一集气袋201中，被放出的气体包括电池内部的常规反应气体，还包括部分电解液汽化的气体。待压力平衡时，气体停止进入第一集气袋201中。关闭第一阀门205，打开第四阀门208和第五阀门209，利用第一真空泵203 对空腔进一步进行抽真空，剩余电池内部和空腔中的气体全部进入第一集气袋201中，待第一集气袋201的气体量不再变化或真空泵显示的数值也不再变化时即可认为电池内部气体已经完整取出，关闭第一真空泵203、第四阀门208和第五阀门209。将第一集气袋201与第二集气袋202在低温下放置一段时间，待气体中汽化的电解液液化为液体后，打开第二阀门206，使未液化的气体进入第二集气袋202，电解液仍停留在第一集气袋201 中，实现了气液分离。使用取样器分别采集气体和液体，可以分别进行气体分析和电解液分析。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (5)

1.一种用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，包括刺破机构(1)和气体收集机构(2)；所述刺破机构(1)包括形成空腔的立壁(101)，所述立壁(101)的下端面上设有第一密封垫(102)，所述立壁(101)上端面上可拆卸连接有盖体(103)，钻头(104)位于所述立壁(101)形成的空腔内，所述钻头(104)连接有钻杆(105)，且所述钻杆(105)穿过盖体(103)并伸出空腔外部，所述钻头(104)能够在钻杆(105)的带动下进行往复运动；所述空腔通过管道连接气体收集机构(2)，所述气体收集机构(2)包括依次与所述空腔连通的第一集气袋(201)、第二集气袋(202)、和第二真空泵(204)，所述空腔还通过一管道与第一真空泵(203)连接，所述第一真空泵(203)的气体输出通道与所述第一集气袋(201)连通；所述气体收集机构(2)的各段连通管道上设有阀门。

2.根据权利要求1所述的用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，其特征在于，所述盖体(103)与立壁(101)之间的连接部位设有第二密封垫(106)；所述钻杆(105)的外表面和盖体(103)上设有能够相互啮合的螺纹，空腔外部的钻杆(105)上设有手柄(107)；所述盖体(103)与立壁(101)采用螺纹连接或卡合连接。

3.根据权利要求1所述的用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，其特征在于，所述钻头(104)顶部开口且内部设有压力传感器，所述压力传感器与外部的压力检测装置信号连接，压力检测装置包括数字显示器。

4.根据权利要求1所述的用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，其特征在于，所述气体收集机构(2)的各段连通管道上的阀门包括：空腔与第一集气袋(201)的连通通道上的第一阀门(205)、第一集气袋(201)与第二集气袋(202)的连通通道上的第二阀门(206)、第二集气袋(202)与第二真空泵(204)的连通通道上的第三阀门(207)、空腔与第一真空泵(203)的连通通道上的第四阀门(208)、第一真空泵(203)与第一集气袋(201)的连通通道上的第五阀门(209)，上述各阀门均为单向阀；所述气体收集机构(2)的各段连通管道为橡胶软管。

5.根据权利要求1所述的用于采集电池内全部气体和检测内部压力的装置，其特征在于，所述第一集气袋(201)与第二集气袋(202)均为铝箔采样袋；所述第一集气袋(201)与第二集气袋(202)上均设有采样口(210)。

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