CN211652674U

CN211652674U - 一种原位收集锂离子电池产气的装置

Info

Publication number: CN211652674U
Application number: CN201922375406.9U
Authority: CN
Inventors: 魏志宁; 江子鑫; 邱报; 刘兆平
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2029-12-25

Abstract

本实用新型提供了原位收集锂离子电池产气的装置，包括顶板、载样台、底板、正极集流体、负极集流体以及若干密封圈；该装置中正极集流体设置的进气道和负极集流体设置的出气道，可对锂离子电池在充放电过程中产气进行原位采集，密封圈的设置保证了锂离子电池电芯的密封效果，因此，本申请提供的装置可用于分析软包锂离子电池充放电循环过程中对应电压的产气成分及原因，以便从材料体系优化电池设计，更好的指导软包锂离子电池的生产。

Description

一种原位收集锂离子电池产气的装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种原位收集锂离子电池产气的装置。

背景技术

随着智能手机和其他智能用电设备向薄型、小型化发展，电池的能量密度要求越来越高，电池的尺寸越来越小。软包锂离子电池稍有产气就会使正负极片间的接触不再紧密，电池内阻显著增加，循环性能急剧下降，严重时将会撑破铝塑膜，造成漏液腐蚀危险。因此，了解电池产气的原因掌握抑制产气方法，对保证电池性能，提高其循环寿命及安全性能有重要意义。对软包锂离子电池充放电循环过程中对应电压的产气成分及原因进行分析，并从材料体系优化等方面给出抑制产气发生的相关措施，对软包锂离子电池的实际应用提升具有重要意义。

近年来，对于软包锂离子电池的产气涨袋现象，吸引了众多研究人员开展相关研究。但大部分研究均聚焦在产气量的检测分析上，由山东精工电子科技有限公司关成善等人申请的公开号为CN105445667A的专利设计了一种量化产气的装置；该装置由三个模块组成，其中软包电池与气袋组成产气模块，气袋与软包电池是一体的，由软包电池封装时预留；通过pp导气管将产生的气体导入集气模块，此模块采用产生气体的气压将密封玻璃瓶中的无水乙醇排出玻璃瓶；通过橡胶导气管将排出的无水乙醇导入测量模块的量筒进行测量。此外，Bruce等人在非专利文献Nature Chemistry,8,684(2016)使用世伟洛克(Swagelok)电化学测试电池，制作扣式电池对锂离子电池产气进行了原位采集分析。该装置与扣式电池原理一致，在此不再赘述。上述现有检测技术不能满足软包锂离子电池在充放电循环过程中对应电压下产气的原位采集及分析，因此设计一款原位采集分析软包锂离子电池产气的装置势在必行。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种原位收集锂离子电池产气的装置，本申请提供的装置能够对锂离子电池在充放电循环过程中释放的气体进行实时采集，且可实现连用质谱仪对气体进行精确监控分析。

有鉴于此，本申请提供了一种原位收集锂离子电池产气的装置，包括依次叠加设置的顶板、载样台和底板；

所述载样台设置有装载锂离子电池电芯的第一凹槽和装载锂离子电池两个极耳的第二凹槽和第三凹槽；

正极集流体设置有进气的进气道，负极集流体设置有出气的出气道；

所述进气道与所述第二凹槽设置的通气孔相对应，所述出气道与所述第三凹槽设置的通气孔相对应；

所述正极集流体与所述极耳相接触的表面上设置有第一气孔，所述负极集流体与所述极耳相接触的表面上设置有第二气孔；

所述进气道与所述第一气孔相对应，所述出气道与所述第二气孔相对应；

所述底板设置有供所述进气道延伸的第一孔道和供所述出气道延伸的第二孔道；

所述第一凹槽的四周设置有第一密封圈；

所述第二凹槽设置的通气孔的四周设置有第二密封圈，所述第三凹槽设置的通气孔的四周设置有第三密封圈。

优选的，还包括压实所述电芯的电芯压板和压实所述两个极耳的两个极耳压板；所述电芯压板背离电芯一面设置有电芯压板密封圈，所述极耳压板背离极耳一面设置有极耳压板密封圈。

优选的，所述电芯压板的尺寸与所述电芯的尺寸一致，所述极耳压板的尺寸与所述第二凹槽、第三凹槽的尺寸一致。

优选的，所述第一凹槽的尺寸大于所述电芯的尺寸。

优选的，所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均为“O”型密封圈。

优选的，所述电芯压板密封圈和所述极耳压板密封圈均为“O”型密封圈。

优选的，所述第一凹槽设置于所述载样台的中心位置。

本申请提供了一种原位收集锂离子电池产气的装置，其包括在舞台上、顶板、底板、正极集流体、负极集流体、电芯压板、极耳压板与若干密封圈；锂离子电池随着充电电压的升高，电解液以及正极材料会产出气体，这些气体是微量的，本申请中的密封圈创造了一个密闭的狭小空间，能将微量气体集中起来；同时，进气道、出气道与正负集流体结合在一起，使得锂离子电池在充放电的同时，从进气道进入密闭空间的导流气体能将电池产生的微量气体从出气道带出，由此可导入质谱仪进行测试。因此，在保证导流气体气流稳定的前提下，本申请提供的装置可以对锂离子电池在充放电循环过程中释放的气体进行实时采集，且可实现对产生气体进行精确监控分析。

附图说明

图1为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的载样台内部结构俯视图；

图3为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的集流体结构示意图；

图4为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的电芯压板的结构示意图；

图5为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的极耳压板的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

软包锂离子电池在充放电循环过程中会释放气体，使电池鼓包，进而影响电池性能，本申请提供的原位收集锂离子电池产气的装置针对的是软包锂离子电池充放电循环过程中产生的气体；该装置利用循环伏安法可将软包锂离子电池在充放电循环过程的对应电压下释放的气体进行实时采集，并连用质谱仪对产生气体进行精确监测分析。如图1、图2和图3所示，图1为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的示意图，图2为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的载样台内部结构俯视图，图3为本实用新型提供的原位收集锂离子电池产气的装置的集流体的示意图；图中，1为载样台，2为顶板，3为底板，4为正极集流体，4＇为负极集流体，5为电芯压板，6为极耳压板，7为第一凹槽，8为第二凹槽，9为第三凹槽，10为第二凹槽设置的通气孔，10＇为第三凹槽设置的通气孔，11为第二密封圈，11＇为第三密封圈，12为第一密封圈，13为螺丝孔，14为第一气孔，14＇为第二气孔，15为电芯压板密封圈，16为极耳压板密封圈，具体的，本实用新型实施例公开了一种原位收集锂离子电池产气的装置，包括依次叠加设置的顶板、载样台和底板；

所述正极集流体与所述电芯相接触的表面上设置有第一气孔，所述负极集流体与所述电芯相接触的表面上设置有第二气孔；

所述第一凹槽的四周设置有第一密封圈；

本申请提供的原位收集锂离子电池产气装置，其中载样台1用于装载锂离子电池的电芯，所述顶板2和所述底板3均是为了给载样台加压，再结合设置的密封圈来保证密封效果。所述载样台1表面设置有第一凹槽7、第二凹槽8和第三凹槽9；其中第一凹槽7用于装载锂离子电池电芯，第二凹槽8和第三凹槽9分别用于装载锂离子电池的两个极耳，根据电芯与极耳的位置关系，第二凹槽8和第三凹槽9设置于第一凹槽7的两端。

在某些具体实施例中，所述第一凹槽7设置于所述载样台1的中心部位，其尺寸稍大于所述锂离子电池电芯的尺寸。

为了保证密封效果，所述第一凹槽7的四周设置有第一密封圈12；在某些具体实施例中，所述第一密封圈12为“O”型密封圈。

正极集流体设置有进气的进气道，即所述进气道贯穿于所述正极集流体的轴向方向，负极集流体设置有出气的出气道，即所述出气道贯穿于所述负极集流体的轴向方向。

所述第二凹槽8设置有供正极集流体的进气道通过的通气孔10，所述第三凹槽9设置有供负极集流体的出气道通过的通气孔10'，即所述进气道与所述通气孔10相对应，所述出气道与所述通气孔10'相对应；上述通气孔10和上述通气孔10'分别贯穿于所述第二凹槽8和第三凹槽9。

在锂离子电池中，所述正极集流体与极耳相接触，所述负极集流体与另一个极耳相接触；因此，为了保证进气道与出气道的贯通，所述正极集流体与所述极耳相接触的表面上设置有第一气孔14，所述负极集流体与另一极耳相接触的表面上设置有第二气孔14'，且所述第一气孔14与所述进气道相对应，所述第二气孔14'与所述出气道相对应。如图3所示。

同样，所述底板3也预留有第一孔道和第二孔道，所述第一孔道与所述进气道相对应，所述第二孔道与所述出气道相对应，且所述第一孔道与所述第二孔道分别贯穿于底板，以实现进气道与出气道的延伸。

为了实现装置的紧密配合，在某些具体实施例中，所述装置还包括压实所述电芯的电芯压板5和压实所述两个极耳的两个极耳压板6；同样为了保证密封效果，所述电芯压板5背离电芯一面设置有电芯压板密封圈15，所述极耳压板背离极耳一面设置有极耳压板密封圈16。具体如图4和图5所示。

在某些具体实施例中，上述电芯压板密封圈15和上述极耳压板密封圈16为“O”型密封圈。

在某些具体实施例中，所述电芯压板5的尺寸与所述电芯的尺寸一致，所述极耳压板6的尺寸与所述第二凹槽8和第三凹槽9的尺寸分别一致。

本申请提供了一种原位收集锂离子电池产气的装置，该装置的结构简单、操作简便，该装置中正极集流体设置的进气道和负极集流体设置的出气道，可对锂离子电池在充放电过程中产气进行原位采集，密封圈的设置保证了锂离子电池产生的气体集中于电芯中，因此，本申请提供的装置用于分析软包锂离子电池充放电循环过程中对应电压的产气成分及原因，以便从材料体系优化，更好的指导软包锂离子电池的生产。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种原位收集锂离子电池产气的装置，包括依次叠加设置的顶板、载样台和底板；

所述第一凹槽的四周设置有第一密封圈；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括压实所述电芯的电芯压板和压实所述两个极耳的两个极耳压板；所述电芯压板背离电芯一面设置有电芯压板密封圈，所述极耳压板背离极耳一面设置有极耳压板密封圈。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电芯压板的尺寸与所述电芯的尺寸一致，所述极耳压板的尺寸与所述第二凹槽、第三凹槽的尺寸一致。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一凹槽的尺寸大于所述电芯的尺寸。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均为“O”型密封圈。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电芯压板密封圈和所述极耳压板密封圈均为“O”型密封圈。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一凹槽设置于所述载样台的中心位置。