CN217688103U - 气体收集装置及电池制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池制造技术领域，具体涉及一种气体收集装置及电池制造设备。气体收集装置包括：密封罐、弹性集气件及抽气部件，密封罐具有进气口和出气口，进气口与电芯的内部连通；弹性集气件可拆卸地设置在密封罐内部，并与进气口门连通，以收集电芯产生的气体；抽气部件设置在密封罐外部，并与出气口连通，抽气部件适于对密封罐抽气，以降低密封罐内部的气压。通过设置抽气部件对密封罐进行抽气，密封罐内的气压降低，弹性集气件周围处于负压状态，弹性集气件自动膨胀，内部形成负压，气体可通过进气口顺利进入弹性集气件内，收集到的气体留存在弹性集气件内，便于进行转运、测量及分析等处理。

Description

气体收集装置及电池制造设备

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，具体涉及一种气体收集装置及电池制造设备。

背景技术

在锂离子电池制造过程中，化成是极为重要的一步。化成过程中会产生气体副产物，气体的存在会导致锂离子电池的性能衰减、内阻增大、膨胀变形等，并且通常在进行技术研究时需要分析气体副产物的产气量和气体成分。目前，为了测量电芯化成产气量，通常采用排液法来收集气体，通过导管将电芯导与充满液体的倒扣的量筒相连，电芯在化成过程中产生的气体进入到量筒后会排出对应体积的液体，再根据液位的高度判断产气量。

然而，排液法收集的气体存留在倒扣的量筒内，若要对气体成分进行分析，还需要通过其它操作将气体转移到另外的容器才方便转运，过程复杂且操作难度较大，不便于气体的收集。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的气体收集装置不便于收集气体缺陷，从而提供一种便于收集气体的气体收集装置及电池制造设备。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种气体收集装置，包括：密封罐，具有进气口和出气口，进气口与电芯的内部连通；弹性集气件，可拆卸地设置在密封罐内部，并与进气口连通，以收集电芯产生的气体；抽气部件，设置在密封罐外部，并与出气口连通，抽气部件适于对密封罐抽气，以降低密封罐内部的气压。

可选的，气体收集装置还包括：压力检测部件，压力检测部件与密封罐内部连通，以测量密封罐内的气压。

可选的，进气口处设置有第一接头，第一接头的一端与电芯的内部连通且另一端与弹性集气件连接。

可选的，弹性集气件与第一接头卡接连接。

可选的，气体收集装置还包括：进气管，进气管的一端与进气口连通，进气管的另一端与电芯的注液孔密封连通，进气管与注液孔之间通过密封部件密封连接。

可选的，密封部件包括密封接头和吸嘴，密封接头的一端与进气管连接且另一端与吸嘴连接，吸嘴密封注液孔。

可选的，吸嘴包括：第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈位于第二密封圈的内侧，第一密封圈的第一端面与电芯的第一密封面相抵接，且第一密封圈环绕注液孔，第二密封圈的第二端面与电芯的第二密封面相抵接，其中，第二端面高于第一端面设置。

可选的，密封罐包括：罐体和端盖，端盖可拆卸地与罐体连接。

可选的，密封部件为吸嘴，进气管的另一端从吸嘴的侧面穿入且从吸嘴的底部穿出，吸嘴的底部插入注液孔中且与注液孔过盈配合。

本实用新型还提供了一种电池制造设备，其包括上述的气体收集装置。

本实用新型具有以下优点：

1、通过设置抽气部件对密封罐进行抽气，实现对密封罐抽真空，密封罐内的气压降低，由于弹性集气件周围处于负压状态，弹性集气件会自动膨胀，从而弹性集气件内部形成负压，此时气体可通过进气口顺利进入弹性集气件内，收集到的气体留存在弹性集气件内，便于进行转运、测量及分析等处理。

2、通过压力检测部件测量密封罐内的气压，待密封罐内达到一定真空度后关闭排气阀门，开始集气，便于观测且测量结果可靠。

3、弹性集气件与第一接头卡接连接，卡接连接结构稳定性好，有效防止在使用过程中漏气或弹性集气件脱落，增加结构的可靠性。

4、通过设置吸嘴包括内外两层密封圈，实现通过两个密封面进行密封，双层密封的密封效果更好，有利于增强密封性；并且，目前的电芯盖板的注液孔周围通常设置为台阶状，即第二密封面高于第一密封面，对应地，第二密封圈的第二端面高于第一密封圈的第一端面，形成双层唇形结构，可以适应台阶状的盖板，进一步增强了密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了改进前的气体收集装置的结构示意图；

图2示出了改进前的密封部件与电芯端盖的装配示意图；

图3示出了本实用新型实施例一的气体收集装置的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例一的密封部件与电芯端盖的装配示意图；

图5示出了本实用新型实施例二的密封部件与电芯端盖的装配示意图；

图6示出了本实用新型实施例三的密封部件与电芯端盖的装配示意图。

附图标记说明：

10、密封罐；11、进气阀门；12、排气阀门；13、第一接头；14、第二接头；15、第三接头；16、罐体；17、端盖；20、弹性集气件；30、抽气部件；40、压力检测部件；51、进气管；52、出气管；60、密封部件；61、密封接头；62、吸嘴；621、第一密封圈；622、第二密封圈；623、润滑剂；70、电芯；71、盖板；711、第一密封面；712、第二密封面；713、注液孔；72、压板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图2所示，传统的气体收集装置采用排液法来收集气体，通过导管将电芯与充满液体的倒扣的量筒相连，电芯在化成过程中产生的气体进入到量筒后会排出对应体积的液体，再根据液位的高度判断产气量。收集的气体存留在倒扣的量筒内，若要对气体成分进行分析，还需要通过其它操作将气体转移到另外的容器才方便转运，过程复杂且操作难度较大，不便于气体的收集及转运，为测量、分析等工作带来不便。并且，吸嘴62通过与电芯的盖板71上的注液孔713周围的第一密封面711相抵接来实现与注液孔713的连通，若第一密封面711上存在电解液结晶或其他残留异物时，则会导致与吸嘴62之间的密封性差，易产生气体泄露，造成产气量测量不准确。

实施例一

如图3至图4所示，本实施例的气体收集装置包括：密封罐10、弹性集气件20及抽气部件30，密封罐10具有进气口和出气口，进气口与电芯的内部连通；弹性集气件20可拆卸地设置在密封罐10内部，并与进气口连通，以收集电芯70产生的气体；抽气部件30设置在密封罐10外部，并与出气口连通，抽气部件30适于对密封罐10抽气，以降低密封罐10内部的气压。

应用本实施例的气体收集装置，通过设置抽气部件30对密封罐10进行抽气，实现对密封罐10抽真空，密封罐10内的气压降低，由于弹性集气件20周围处于负压状态，弹性集气件20会自动膨胀，从而弹性集气件20内部形成负压，此时气体可通过进气口顺利进入弹性集气件20内，收集到的气体留存在弹性集气件20内，便于进行转运、测量及分析等处理。

需要说明的是，弹性集气件20具有弹性，可膨胀或收缩，以在膨胀时容纳气体，优选地，弹性集气件20为气球样式的集气袋，弹性好、价格低且便于取出；弹性集气件20可拆卸地设置在密封罐10内部，当弹性集气件20收集气体后，将弹性集气件20拆下，便于对弹性集气件20进行转移，进而便于实现对弹性集气件20的气体进行测量及分析。

优选地，气体收集装置还包括：进气阀门11及排气阀门12，进气阀门11设置在密封罐10的外侧并与进气口连接；排气阀门12设置在出气口与抽气部件30之间，进气阀门11及排气阀门12可选择性地打开或关闭，在进行集气时，进气阀门11打开，排气阀门12关闭，而在进行抽气时，排气阀门12打开，进气阀门11关闭，进气阀门11及排气阀门12的控制形式优选机械方式，例如可选用球阀，球阀较为常用且可靠性高

优选地，抽气部件30为真空泵，真空泵抽气效果好，真空泵通过出气管52与排气阀门12连通。可以理解，作为可替换的实施方式，抽气部件30也可以是真空发生器、活塞机构等，同样可以对密封罐10进行抽真空。抽气部件30与进气口处连接的进气部件可以都设置在密封罐10的上端，也可以将抽气部件30与进气部件分别设置在密封罐10的上下两端，或者，分别设置在密封罐10的两个相对的侧面。

优选地，出气口距离安装口尽可能远，以防止抽气时弹性集气件20因膨胀而堵塞气路。

在本实施例中，气体收集装置还包括：压力检测部件40，压力检测部件40与密封罐10内部连通，以测量密封罐10内的气压。通过压力检测部件40测量密封罐10内的气压，待密封罐10内达到一定真空度后关闭排气阀门12，开始集气，便于观测且测量结果可靠。压力检测部件40为压力表，通常观测到压力表的数值达到负100kPa时，密封罐10内的达到所需的负压环境，关闭排气阀门12，停止抽真空，进而进行集气。压力表较为常用，使用便捷、测量结果可靠且成本低，优选为机械式真空表，稳定性好且测量结果可靠。

优选地，压力检测部件40通过第三接头15与密封罐10的内部导通，以实现对密封罐10内部气压的检测。

在本实施例中，进气口处设置有第一接头13，第一接头13为双向结构，第一接头13的一端与电芯70的内部连通且另一端与弹性集气件20连接，结构简单且连接可靠。出气口处设置有第二接头14，排气阀门12通过第二接头14与密封罐10的连通，结构简单且连接可靠。

在本实施例中，弹性集气件20与第一接头13卡接连接，卡接连接结构稳定性好，有效防止在使用过程中漏气或弹性集气件20脱落，增加结构的可靠性。

在本实施例中，气体收集装置还包括：进气管51，进气管51的一端与进气口连通，进气管51的另一端与电芯70的注液孔713密封连通，进气管51与注液孔713之间通过密封部件60密封连接，实现电芯70内部与密封罐10的连通，从而能够将电芯70中产生的气体导入密封罐10内的弹性集气件20中。弹性集气件20内为负压，在压差作用下，电芯70在化成过程中产生的气体经由注液孔713进入进气管51，再由进气管51导入弹性集气件20中，完成对气体的收集。密封部件60密封性好，避免气体泄漏，有效提高测量精度。进气管51具有一定刚度，在真空下不产生形变，从而不影响气路的导通；进气管51选用直径较小的导管，长度在满足连接需求下尽可能短，以减少管道中残留气体造成的测量误差，优选地，进气管51的直径小于等于4mm。

在本实施例中，密封部件60包括密封接头61和吸嘴62，密封接头61的一端与进气管51连接且另一端与吸嘴62连接，吸嘴62密封注液孔713。密封接头61和吸嘴62密封连接，吸嘴62与电芯70的盖板71相抵接并环绕在注液孔713的周围，以使注液孔713与进气管51连通，实现电芯70中的气体通过注液孔713进入进气管51中。其中，吸嘴62采用耐腐蚀橡胶材质(三元乙丙橡胶)，可以防止电解液腐蚀，吸嘴62内部为台阶通孔，通过过盈配合安装在密封接头61上，密封性好，有效防止气体发生外泄；密封接头61的内部具有沿图4中箭头所指的“上下”方向的通孔，进气管51与密封接头61连接的一端为直头结构，进气管51直接插入该通孔中，以实现密封接头与进气管51的密封连接。

在本实施例中，吸嘴62包括：第一密封圈621和第二密封圈622，第一密封圈621位于第二密封圈622的内侧，第一密封圈621的第一端面与电芯70的第一密封面711相抵接，且第一密封圈621环绕注液孔713，第二密封圈622的第二端面与电芯70的第二密封面712相抵接，其中，第二端面高于第一端面设置。通过设置吸嘴62包括内外两层密封圈，实现通过两个密封面进行密封，双层密封的密封效果更好，有利于增强密封性；并且，目前的电芯盖板的注液孔周围通常设置为台阶状，即沿图4中箭头所指的“上下”方向，第二密封面712高于第一密封面711，对应地，第二密封圈622的第二端面高于第一密封圈621的第一端面，形成双层唇形结构，可以适应台阶状的盖板71，进一步增强了密封性。其中，内侧指的是沿吸嘴62的径向方向靠近其中心的一侧；第一端面及第二端面均指的是下端面，即沿图4中箭头所指的“下”的方向的端面。

优选地，所述第一密封圈621和第二密封圈622之间的缝隙中涂有润滑剂623，在吸嘴62与盖板71相抵接时，润滑剂623填充在缝隙中，有利于增强密封性。

优选地，气体收集装置还包括压板72，压板72设置在密封部件60的上方，通过压板72压紧吸嘴62，实现吸嘴62与盖板71的密封。其中，上方指的是图3中箭头所指的“上”所在的方向。

在本实施例中，密封罐10包括：罐体16和端盖17，端盖17可拆卸地与罐体16连接，便于对端盖17进行拆卸，从而便于对弹性集气件20进行安装或拆除，罐体16和端盖17通过密封圈和连接螺栓进行压紧密封。集气前，先打开端盖17，将弹性集气件20安装在第一接头13上，然后安装端盖17；化成产生的气体由于压差作用自动进入到弹性集气件20中后，关闭进气阀门11，打开储罐端盖17，将弹性集气件20进行封闭，完成气体收集。密封罐10上也可设置观察窗，便于随时了解内部状态；密封罐10的形状可以是圆柱形，方形等。

优选地，安装口、出气口及连接压力检测部件40的开口都设置在端盖17上。可以理解，作为可替换的实施方式，出气口也可以设置在罐体16上，以远离安装口，便于进行排气；连接压力检测部件40的开口可以设置在罐体16上，便于进行检测。

实施例二

如图5所示，实施例二的气体收集装置与实施例一的区别在于密封接头61的内部用于插接进气管51的通道为折弯形，以适应弯头结构的进气管51，采用弯头结构的进气管51可以减小进气管51的高度，使得整体装置更为紧凑。

实施例三

如图6所示，实施例三的气体收集装置与实施例一的区别在于密封部件60为吸嘴62，进气管51的另一端从吸嘴62的侧面穿入且从吸嘴62的底部穿出，吸嘴62的底部插入注液孔713中且与注液孔713过盈配合。其中，吸嘴62为橡胶注塑件，内部嵌入金属通气细管，依靠胶塞侧面与注液孔713的孔壁过盈配合来保证密封，结构简单且密封效果好。

本实用新型还提供了一种电池制造设备，其包括：上述的气体收集装置。

以下对气体收集装置的操作过程进行说明：

1、首先检查密封罐10的密封性：关闭进气阀门11，打开排气阀门12，对密封罐10抽真空，待真空度达到一定值后，关闭排气阀门12，保压一段时间，若真空度持续下降，则密封不良，需排查原因，若真空度稳定，则判定密封性良好，可正常使用，则打开进气阀门11，破真空后待用；

2、对电芯70进行电气连接，等待进行化成；

3、在吸嘴62的第一密封圈621与第二密封圈622之间涂抹润滑剂623，增强密封效果；吸嘴62的第一密封圈621对准注液孔713后，下压压板72，吸嘴62与电芯70的盖板71接触压紧，实现密封，然后连接进气管51及出气管52，并确保各连接部位的密封良好；

4、组装密封罐10：打开端盖17，将弹性集气件20安装在第一接头13上并进行卡接，然后将端盖17及密封圈与罐体16进行装配，并进行固定密封；

5、抽真空：关闭进气阀门11，打开排气阀门12，对密封罐10的内腔进行抽真空；待真空度达到一定值后，关闭排气阀门12，打开进气阀门11；

6、对电芯70进行充电，过程中产生的气体自动进入弹性集气件20；

7、无气体进入弹性集气件20后，关闭进气阀门11，打开排气阀门12，对密封罐10破真空，然后打开端盖17，对弹性集气件20进行密封，取出弹性集气件20，气体收集完成。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：

1、气体收集装置收集到的气体存留与弹性集气件20中，便于进行转运、测量、分析等处理。

2、吸嘴62的端部采用双层密封圈结构，可有两个接触面进行密封，且能够适应台阶形的盖板71表面，双层密封的密封效果更好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种气体收集装置，其特征在于，包括：

密封罐(10)，具有进气口和出气口，所述进气口与电芯(70)的内部连通；

弹性集气件(20)，可拆卸地设置在所述密封罐(10)内部，并与所述进气口连通，以收集所述电芯(70)产生的气体；

抽气部件(30)，设置在所述密封罐(10)外部，并与所述出气口连通，所述抽气部件(30)适于对所述密封罐(10)抽气，以降低所述密封罐(10)内部的气压。

2.根据权利要求1所述的气体收集装置，其特征在于，所述气体收集装置还包括：压力检测部件(40)，所述压力检测部件(40)与所述密封罐(10)内部连通，以测量所述密封罐(10)内的气压。

3.根据权利要求1所述的气体收集装置，其特征在于，所述进气口处设置有第一接头(13)，所述第一接头(13)的一端与所述电芯(70)的内部连通且另一端与所述弹性集气件(20)连接。

4.根据权利要求3所述的气体收集装置，其特征在于，所述弹性集气件(20)与所述第一接头(13)卡接连接。

5.根据权利要求1所述的气体收集装置，其特征在于，所述气体收集装置还包括：进气管(51)，所述进气管(51)的一端与所述进气口连通，所述进气管(51)的另一端与所述电芯(70)的注液孔(713)密封连通，所述进气管(51)与所述注液孔(713)之间通过密封部件(60)密封连接。

6.根据权利要求5所述的气体收集装置，其特征在于，所述密封部件(60)包括密封接头(61)和吸嘴(62)，所述密封接头(61)的一端与所述进气管(51)连接且另一端与所述吸嘴(62)连接，所述吸嘴(62)密封所述注液孔(713)。

7.根据权利要求6所述的气体收集装置，其特征在于，所述吸嘴(62)包括：第一密封圈(621)和第二密封圈(622)，所述第一密封圈(621)位于所述第二密封圈(622)的内侧，所述第一密封圈(621)的第一端面与所述电芯(70)的第一密封面(711)相抵接，且所述第一密封圈(621)环绕所述注液孔(713)，所述第二密封圈(622)的第二端面与所述电芯(70)的第二密封面(712)相抵接，其中，所述第二端面高于所述第一端面设置。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的气体收集装置，其特征在于，所述密封罐(10)包括：罐体(16)和端盖(17)，所述端盖(17)可拆卸地与所述罐体(16)连接。

9.根据权利要求5所述的气体收集装置，其特征在于，所述密封部件(60)为吸嘴(62)，所述进气管(51)的另一端从所述吸嘴(62)的侧面穿入且从所述吸嘴(62)的底部穿出，所述吸嘴(62)的底部插入所述注液孔(713)中且与所述注液孔(713)过盈配合。

10.一种电池制造设备，其特征在于，包括：权利要求1-9中任意一项所述的气体收集装置。

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