CN211789324U - 一种锂电池多功能实验顶盖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池多功能实验顶盖装置，包括顶盖和Y型双接口组件，Y型双接口组件的一端连接在顶盖上与电芯内部连通，Y型双接口组件的另一端设有用于监测模组电芯产气的接口Ⅰ和用于给成品电芯补液的接口Ⅱ。锂电池多功能实验顶盖装置还包括气压检测器和电芯补液器，气压检测器通过单向阀与接口Ⅰ连通，电芯补液器与接口Ⅱ连通。为了研究锂离子电池在存储、循环、安全实验中的产气状态，以及特殊实验中需要对电池补液等操作，本实用新型包含该Y型双接口组件的锂离子实验顶盖可同时满足成品电芯补液操作，产气监测和以及模组电芯产气监测等不同实验需求，操作简单、密封性好且不影响电芯正常使用。

Description

一种锂电池多功能实验顶盖装置

技术领域

本实用新型属于新能源电池技术领域，具体涉及一种锂电池多功能实验顶盖装置。

背景技术

锂离子电池是一种可反复充放电的二次电芯，它由阴阳极极片、隔离膜、电解液、机械件等主要成分组成，是一个密闭的反应容器。在循环、存储、安全测试等条件下内部存在电解液的分解反应、电解液和负极反应、电解液和正极反应；特别在一些滥用条件下和特殊环境下，这些反应都会加剧，比如过充、过放、短路等。这些反应产生更多的气体，造成电池的内压升高。在锂离子电芯整个生命周期过程中，在进行电芯的失效分析研究时，我们很难直观地衡量电芯内部的产气情况，而产气往往是失效分析、材料性能分析中最常见失效模式之一。这种失效模式通常需要实时监控并有效的进行收集分析，因此精确直观的内压检测装置就显得十分重要。并且，这种内压监测装置结构不能影响电芯的生产制程，密封性能要求高，并且需要满足不同的实验需求，应具备多功能、更精确、可靠性高的特点。而对于成品电芯补液后挤压实验，目前做法是铣床铣掉密封钉，将塑胶钉戳进电芯内部后进行注射管手动补液，操作复杂且危险，存在一定内短路安全隐患；

专利201210310265.2公开了一种锂离子电池内部气体压力检测装置及方法，通过U型管的结构实现了对电池内部气压的检测。通过计算获得内部产气检测，但此方法不能直观数显量化，且装置无法同时兼顾补液和产气监控，在模组上不方便操作；专利201720647008.6公开了一种检测锂离子电池的产气量的检测罐，罐体顶部设置有上下移动的针体，针体刺破锂电池的包装壳，内部气体排出，检测罐内压强。通过压力表显示电池内部产气，此方法的最大缺点是破坏了锂离子电池的壳体结构。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便，改善浆料气泡的锂电池浆料气泡消除装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：包括顶盖和Y型双接口组件，Y型双接口组件的一端连接在顶盖上与电芯内部连通，Y型双接口组件的另一端设有用于监测模组电芯产气的接口Ⅰ和用于给成品电芯补液的接口Ⅱ。

进一步的，所述接口Ⅰ上设有单向阀，单向阀的上端设有堵头Ⅰ，接口Ⅱ上设有堵头Ⅱ，堵头Ⅰ插接在单向阀的上端开口处并设有组合垫进行密封，堵头Ⅱ插接在接口Ⅱ中并设有组合垫进行密封。

进一步的，所述单向阀包括弹簧和圆珠，圆珠的一端与单向阀的上部锥形口贴合，圆珠的另一端与弹簧连接，弹簧的另一端与接口Ⅰ的上端面连接。

进一步的，所述锂电池多功能实验顶盖装置还包括气压检测器和电芯补液器，气压检测器通过单向阀与接口Ⅰ连通，电芯补液器与接口Ⅱ连通。

进一步的，所述气压检测器包括数显内压表、气管和内压监测接头，气管的一端与数显内压表连接，气管的另一端与内压监测接头连接，内压监测接头插进单向阀中通过接口Ⅰ与电芯内部连通。

进一步的，所述气管与数显内压表连接的一端为螺栓接头，内压监测接头也为螺栓接头，气管的两端均设有束紧螺栓，气管两端通过螺栓接头分别与数显内压表和单向阀连接并通过束紧螺栓紧固。

进一步的，所述电芯补液器包括注液用注射管，注射管装有电解液，在对电芯注液时，注射管插入接口Ⅱ与电芯内部连通。

进一步的，所述Y型双接口组件与顶盖的连接处设有组合垫，Y型双接口组件与顶盖的连接的一端为螺纹结构，Y型双接口组件与顶盖通过螺纹连接，组合垫套接在Y型双接口组件的螺纹部，组合垫被压紧在Y型双接口组件与顶盖之间。

采用本实用新型技术方案的优点为：

1、为了研究锂离子电池在存储、循环、安全实验中的产气状态，以及特殊实验中需要对电池补液等操作，本实用新型提供了一种锂电池实验顶盖装置，包含一个带有单向阀的多功能Y型双接口组件及其配套结构，包含该Y型双接口组件的锂离子实验顶盖可同时满足成品电芯补液操作，产气监测和以及模组电芯产气监测等不同实验需求，操作简单、密封性好且不影响电芯正常使用。

2、本实用新型锂电池多功能实验顶盖装置可以制造带有单向阀的多功能Y型双接口组件的离子电池，正常使用中可以关闭Y型双接口组件，不影响锂离子电池的性能；若对成品电芯补液，通过预留的接口Ⅱ连接注液用注射管可以实现对成品封装好的电芯补液，替代铣床铣掉密封钉的操作，更安全方便，避免卸下结构件，节省操作步骤，可满足特殊安全挤压实验。

3、本实用新型通过接口Ⅰ连接相应内压监测接头，内压监测接头与耐腐蚀气管连接，气管另一端通过配套螺栓导气管连接数显内压表，实时监测锂离子电池在存储、循环、安全实验中的产气情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型锂电池多功能实验顶盖装置与气压检测器连接的整体结构示意图。

图2为本实用新型锂电池多功能实验顶盖装置与电芯补液器连接的结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2所示，一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：包括顶盖1和Y型双接口组件2，Y型双接口组件2的一端连接在顶盖1上与电芯内部连通，Y型双接口组件2的另一端设有用于监测模组电芯产气的接口Ⅰ21和用于给成品电芯补液的接口Ⅱ22。Y型双接口组件2与顶盖1的连接处设有组合垫24，Y型双接口组件2与顶盖1的连接的一端为螺纹结构，Y型双接口组件2与顶盖1通过螺纹连接，组合垫24套接在Y型双接口组件2的螺纹部，组合垫24被压紧在Y型双接口组件2与顶盖1之间。

接口Ⅰ21上设有单向阀23，单向阀23的上端设有堵头Ⅰ211，接口Ⅱ22上设有堵头Ⅱ221，堵头Ⅰ211插接在单向阀23的上端开口处并设有组合垫24进行密封，堵头Ⅱ221插接在接口Ⅱ22中并设有组合垫24进行密封。优选，堵头Ⅰ211和堵头Ⅱ221为T型堵头，T型堵头方便安装和拆卸，而且接触面面积大、密封效果好。单向阀23包括弹簧231和圆珠232，圆珠232的一端与单向阀23的上部锥形口贴合，圆珠232的另一端与弹簧231连接，弹簧231的另一端与接口Ⅰ21的上端面连接。

锂电池多功能实验顶盖装置还包括气压检测器和电芯补液器，气压检测器通过单向阀23与接口Ⅰ21连通，电芯补液器与接口Ⅱ22连通。气压检测器包括数显内压表31、气管32和内压监测接头33，气管32的一端与数显内压表31连接，气管32的另一端与内压监测接头33连接，内压监测接头33插进单向阀23中通过接口Ⅰ21与电芯内部连通。气管32与数显内压表31连接的一端为螺栓接头，内压监测接头33也为螺栓接头，气管32的两端均设有束紧螺栓34，气管32两端通过螺栓接头分别与数显内压表31和单向阀23连接并通过束紧螺栓34紧固。

电芯补液器包括注液用注射管4，注射管4装有电解液41，在对电芯注液时，注射管4插入接口Ⅱ22与电芯内部连通。

在方形硬壳锂离子电芯生成过程中，经过匀浆-涂布-冷压-模切-分条-卷绕等工序后，可以得到裸电芯。另准备带双接口组件的实验顶盖：顶盖结构由正负极柱及塑胶件、防爆阀、注液孔、双接口组件结构等构成。注液孔扩螺纹孔，连接一个带有单向阀的多功能Y型双接口组件2，Y型双接口组件2与顶盖注液孔5之间通过组合垫密封，保证其密性。正常情况下，Y型双接口组件2通过组合垫和堵头Ⅰ、堵头Ⅱ密封；Y型双接口组件2的接口Ⅰ21带有单向阀23，单向阀23内部圆珠下连接弹簧，圆珠常闭合状态，顶紧上部锥形口，实现密闭。当需要监测内压时，接口Ⅱ22，接口Ⅰ21连接配套插耐腐蚀气管的软管螺纹接头，通过螺纹连接，之间组合垫密封。气管32另一端通过配套螺栓导气管连接数显内压表31，气管直径优选为4mm，气管32两端通过螺栓束紧。配套的内压监测接头33(即导气软管螺纹接头)拧下抵到圆珠232后，圆珠232与锥形口分离，通过内压监测接头33下部通气孔实现电芯内部和数显内压表31导通，实时监测锂离子电池在存储、循环、安全等实验中的产气内压；此外还可以连接相应的气体收集装置，可以满足气体收集分析等。特别地，带有单向阀的多功能Y型双接口组件2，通过接口Ⅰ21可以对内部已经产气的电芯进行内压监控，由于特殊的单向阀结构，外部气体无法进入电芯内部，只有当内压监测接头33拧下抵到圆珠使其与锥形口分离，才会实现导通，接头拧出时圆珠通过弹簧力顶紧锥形口密封，同时避免了内部气体逸出。

当堵头Ⅰ211关闭接口Ⅰ21，打开接口Ⅱ22时，通过接口Ⅱ22连接注液用注射管4，可以实现对成品封装好的成品电芯补液，方法简单，节省操作流程，也可满足特殊安全挤压实验；

整个Y型双接口组件2结构件不会影响正常电芯制作工序，经转接片焊接-顶盖焊接-烘焙-注液-化成-焊接-包膜等工序，得到含有多功能Y型双接口的特殊多功能顶盖结构的锂离子电芯产品。特别地，将含有该结构件顶盖装置的锂离子电池组装成模组或电池系统，可以得到含有此装置的电池模组。

Y型双接口组件2中，堵头Ⅱ221关闭接口Ⅱ22，通过接口Ⅰ21连接相应内压监测接头33，内压监测接头33与耐腐蚀气管连接，气管32另一端通过配套螺栓导气管连接数显内压表31，将接好内压监测装置的电芯组装成10P2S、7P2S模组，实现监测模组测试中电芯产气内压。

Y型双接口组件2中，堵头Ⅱ221关闭接口Ⅱ22，通过接口Ⅰ21连接相应内压监测接头33，内压监测接头33与耐腐蚀气管连接，气管32另一端通过配套螺栓导气管连接数显内压表31，对已经做过实验已经产生气体的电芯进行内压监测，不会使得内部气体逸出，且可以对其内部气体进行收集并分析。

为了研究锂离子电池在存储、循环、安全实验中的产气状态，以及特殊实验中需要对电池补液等操作，本实用新型提供了一种锂电池实验顶盖装置，包含一个带有单向阀的多功能Y型双接口组件及其配套结构，包含该Y型双接口组件的锂离子实验顶盖可同时满足成品电芯补液操作，产气监测和以及模组电芯产气监测等不同实验需求，操作简单、密封性好且不影响电芯正常使用。

基于上述锂电池多功能实验顶盖装置可以制造带有单向阀的多功能Y型双接口组件的离子电池，正常使用中可以关闭Y型双接口组件，不影响锂离子电池的性能；若对成品电芯补液，通过预留的接口Ⅱ22连接注液用注射管4可以实现对成品封装好的电芯补液，替代铣床铣掉密封钉的操作，更安全方便，避免卸下结构件，节省操作步骤，可满足特殊安全挤压实验；堵头Ⅱ221密封接口Ⅱ22，通过接口Ⅰ21连接相应内压监测接头33，内压监测接头33与耐腐蚀气管连接，气管32另一端通过配套螺栓导气管连接数显内压表31，实时监测锂离子电池在存储、循环、安全实验中的产气情况；本实用新型发明的一种锂电池实验顶盖结构，包含一个带有单向阀的多功能Y型双接口组件及其配套结构，可以同时满足补液和内压监测不影响顶盖焊接等工序，不影响电芯正常充放电；特别地，此特殊结构件可以满足已经产气的电芯内压监测，单向阀可避免内部气体逸出；相比于现有的技术，此结构件连接相应的气体收集装置，可以轻松地满足气体收集分析。含有此结构的实验顶盖的电芯组装成电池模组，同时可以实现模组的补液、产气监测。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：包括顶盖(1)和Y型双接口组件(2)，Y型双接口组件(2)的一端连接在顶盖(1)上与电芯内部连通，Y型双接口组件(2)的另一端设有用于监测模组电芯产气的接口Ⅰ(21)和用于给成品电芯补液的接口Ⅱ(22)。

2.如权利要求1所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述接口Ⅰ(21)上设有单向阀(23)，单向阀(23)的上端设有堵头Ⅰ(211)，接口Ⅱ(22)上设有堵头Ⅱ(221)，堵头Ⅰ(211)插接在单向阀(23)的上端开口处并设有组合垫(24)进行密封，堵头Ⅱ(221)插接在接口Ⅱ(22)中并设有组合垫(24)进行密封。

3.如权利要求2所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述单向阀(23)包括弹簧(231)和圆珠(232)，圆珠(232)的一端与单向阀(23)的上部锥形口贴合，圆珠(232)的另一端与弹簧(231)连接，弹簧(231)的另一端与接口Ⅰ(21)的上端面连接。

4.如权利要求3所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述锂电池多功能实验顶盖装置还包括气压检测器和电芯补液器，气压检测器通过单向阀(23)与接口Ⅰ(21)连通，电芯补液器与接口Ⅱ(22)连通。

5.如权利要求4所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述气压检测器包括数显内压表(31)、气管(32)和内压监测接头(33)，气管(32)的一端与数显内压表(31)连接，气管(32)的另一端与内压监测接头(33)连接，内压监测接头(33)插进单向阀(23)中通过接口Ⅰ(21)与电芯内部连通。

6.如权利要求5所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述气管(32)与数显内压表(31)连接的一端为螺栓接头，内压监测接头(33)也为螺栓接头，气管(32)的两端均设有束紧螺栓(34)，气管(32)两端通过螺栓接头分别与数显内压表(31)和单向阀(23)连接并通过束紧螺栓(34)紧固。

7.如权利要求5所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述电芯补液器包括注液用注射管(4)，注射管(4)装有电解液(41)，在对电芯注液时，注射管(4)插入接口Ⅱ(22)与电芯内部连通。

8.如权利要求1所述的一种锂电池多功能实验顶盖装置，其特征在于：所述Y型双接口组件(2)与顶盖(1)的连接处设有组合垫(24)，Y型双接口组件(2)与顶盖(1)的连接的一端为螺纹结构，Y型双接口组件(2)与顶盖(1)通过螺纹连接，组合垫(24)套接在Y型双接口组件(2)的螺纹部，组合垫(24)被压紧在Y型双接口组件(2)与顶盖(1)之间。

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