JP6897908B2 - 二次電池の内部発生ガス捕集装置、ガス捕集システム及びガス捕集方法 - Google Patents

二次電池の内部発生ガス捕集装置、ガス捕集システム及びガス捕集方法 Download PDF

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Description

本願は、２０１７年１０月２６日付の大韓民国特許出願１０−２０１７−０１４０２１８号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、二次電池の内部発生ガス捕集装置、ガス捕集システム及びガス捕集方法に係り、具体的には、二次電池の内部で発生するガスを分析者が所望の区間別に捕集可能にしたガス捕集装置、ガス捕集システム及びガス捕集方法に関する。
従来の二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法としては、二次電池を密閉された空間に入れ、真空減圧後、二次電池に穴を開けて、拡散させた後、試料を採取するか、二次電池の外部にジグ（ｊｉｇ）を連結して、二次電池に穴を開けた後、ガスを捕集した。それと関連した従来技術は、Ｋ．Ｋｕｍａｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｃｅｓ ８１−８２（１９９９）７１５−７１９及び大韓民国登録特許公報第１０−１５９０３９５号がある。
一方、従来の真空減圧後、二次電池に穴を開けて、拡散させた後、試料を採取する方式は、真空状態で内部ガスを捕集して測定する方式なので、試料の汚染問題や正確な試料採取が難しい点がある。
また、従来のジグを利用した方式は、二次電池の発火時に、または温度上昇時にジグが損傷される恐れがあり、二次電池の表面に穴を開ければ、二次電池の内部の内容物が損傷される恐れがある。また、ジグが占める空間によって二次電池にその他の装備を適用することに難点がある。
このような従来技術の難点を解決するために、ジグを使用せずとも、二次電池の内部で発生するガスを直接に捕集することができる装置、システム及び方法が要求される。また、二次電池の内部で発生するガスを作業者が所望の区間（充電区間、時間、工程、ＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）、温度など）別に捕集可能にし、二次電池の発火／爆発及び二次電池上昇による危険から作業者の安定性を確保可能にする装置、システム及び方法が要求される。
本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集装置において、前記二次電池の内部で発生するガスを捕集することができる少なくとも１つのガス捕集部；前記少なくとも１つのガス捕集部に連結されたメイン開閉部であって、前記ガス捕集装置は、前記二次電池に管またはチューブで連結され、前記メイン開閉部は、前記ガス捕集装置の前記管またはチューブへの連結を開閉する前記メイン開閉部；前記メイン開閉部と前記管またはチューブとの間に位置し、前記二次電池の内部のガス量の増減による圧力変化を感知することができる第１圧力センサー；前記少なくとも１つのガス捕集部に連結され、前記装置の内部の圧力変化を感知することができる第２圧力センサー；を含み、前記ガス捕集装置は、前記二次電池に前記管またはチューブで連結されて、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集することを特徴とする。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置は、少なくとも１つのガス捕集部の開閉部をさらに含み、前記少なくとも１つのガス捕集部の開閉部のそれぞれは、前記少なくとも１つのガス捕集部のそれぞれに連結されて、前記ガス捕集部のそれぞれを開閉し、前記ガス捕集部の開閉部は、前記ガス捕集部と前記メイン開閉部との間に、及び前記ガス捕集部と前記第２圧力センサーとの間に位置しうる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置は、前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプに連結され、前記真空ポンプとの連結を開閉することができる真空ポンプ開閉部をさらに含みうる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部及び前記ガス捕集部の開閉部の対は、複数個であり、前記ガス捕集部の開閉部の開閉をそれぞれ制御して、前記二次電池の内部で発生するガスを所望の区間別に異なるガス捕集部に捕集することができる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部は、管状であり得る。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部の材質は、ステンレススチール、テフロン（登録商標）、金属、プラスチック、及びこれらの組合わせからなる群から選択される少なくとも何れか１つを含みうる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部の内部空間の体積は、１〜１０００ｍｌであり得る。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部の開閉部は、ボール弁であり得る。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムは、前述したガス捕集装置；前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブ；前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプ；及び前記メイン開閉部の開閉を制御することができる制御装置；を含み、前記二次電池は、防爆チャンバの内部に位置し、前記ガス捕集装置、前記真空ポンプ、及び前記制御装置は、前記防爆チャンバの外部に位置しうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムは、前述したガス捕集装置；前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブ；及び前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプ；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉を調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉及び前記ガス捕集部の開閉部をそれぞれ調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉、前記ガス捕集部の開閉部、及び前記真空ポンプ開閉部をそれぞれ調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
本発明によれば、ジグを使用せずとも、二次電池の内部で発生するガスを作業者が所望の区間（充電区間、時間、工程、ＳＯＣ、温度など）別に直接に捕集し、二次電池の過充電、発火／爆発及び二次電池上昇による危険から作業者の安定性を確保できるという長所がある。
本発明の一実施例による二次電池の内部発生ガス捕集システム１の概念図を示す図である。 図１による二次電池の内部発生ガス捕集装置１０を例示的に具現した場合の図面を示す図である。 図２Ａの二次電池の内部発生ガス捕集装置１０の構成要素の一部を示す図である。 図１による二次電池の内部発生ガス捕集装置１０を使用する場合で所望のガス捕集区間を例示的に示すグラフである。 図３Ａの実験例で所望の区間別に捕集されたガスの組成及び含量分析の結果を例示的に示すグラフである。
本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集装置において、前記二次電池の内部で発生するガスを捕集することができる少なくとも１つのガス捕集部；前記少なくとも１つのガス捕集部に連結されたメイン開閉部であって、前記ガス捕集装置は、前記二次電池に管またはチューブで連結され、前記メイン開閉部は、前記ガス捕集装置の前記管またはチューブへの連結を開閉する前記メイン開閉部；前記メイン開閉部と前記管またはチューブとの間に位置し、前記二次電池の内部のガス量の増減による圧力変化を感知することができる第１圧力センサー；前記少なくとも１つのガス捕集部に連結され、前記装置の内部の圧力変化を感知することができる第２圧力センサー；を含み、前記ガス捕集装置は、前記二次電池に前記管またはチューブで連結されて、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集することを特徴とする。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置は、少なくとも１つのガス捕集部の開閉部をさらに含み、前記少なくとも１つのガス捕集部の開閉部のそれぞれは、前記少なくとも１つのガス捕集部のそれぞれに連結されて、前記ガス捕集部のそれぞれを開閉し、前記ガス捕集部の開閉部は、前記ガス捕集部と前記メイン開閉部との間に、及び前記ガス捕集部と前記第２圧力センサーとの間に位置しうる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置は、前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプに連結され、前記真空ポンプとの連結を開閉することができる真空ポンプ開閉部をさらに含みうる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部及び前記ガス捕集部の開閉部の対は、複数個であり、前記ガス捕集部の開閉部の開閉をそれぞれ制御して、前記二次電池の内部で発生するガスを所望の区間別に異なるガス捕集部に捕集することができる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部は、管状であり得る。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部の材質は、ステンレススチール、テフロン（登録商標）、金属、プラスチック、及びこれらの組合わせからなる群から選択される少なくとも何れか１つを含みうる。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部の内部空間の体積は、１〜１０００ｍｌであり得る。
また、本発明の一実施例による捕集するガス捕集装置において、前記ガス捕集部の開閉部は、ボール弁であり得る。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムは、前述したガス捕集装置；前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブ；前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプ；及び前記メイン開閉部の開閉を制御することができる制御装置；を含み、前記二次電池は、防爆チャンバの内部に位置し、前記ガス捕集装置、前記真空ポンプ、及び前記制御装置は、前記防爆チャンバの外部に位置しうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムは、前述したガス捕集装置；前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブ；及び前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプ；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉を調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉及び前記ガス捕集部の開閉部をそれぞれ調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉、前記ガス捕集部の開閉部、及び前記真空ポンプ開閉部をそれぞれ調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
また、本発明の一実施例による二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法は、前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階；及び前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階；を含みうる。
以下、本発明の一実施例による二次電池の内部発生ガス捕集装置、システム及び捕集方法を詳しく説明する。添付図面は、本発明の例示的な形態を図示したものであって、これは、本発明をより詳しく説明するために提供されるものであり、これにより、本発明の技術的な範囲が限定されるものではない。
また、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素は、同じ参照番号を付与し、これについての重複説明は省略し、説明の便宜上、示された各構成部材の大きさ及び形状は、誇張または縮小されうる。
図１は、本発明の一実施例による二次電池の内部発生ガス捕集装置１０を含む二次電池の内部発生ガス捕集システム１の概念図を図示し、図２Ａは、図１による二次電池の内部発生ガス捕集装置１０を例示的に具現した場合の図面を図示し、図２Ｂは、図２Ａの二次電池の内部発生ガス捕集装置１０の構成要素の一部を図示する。
まず、図１を参照すれば、二次電池の内部発生ガス捕集システム１は、二次電池の内部発生ガス捕集装置１０、二次電池２０、二次電池２０とガス捕集装置１０とを連結する管またはチューブ３０、真空ポンプ４０、及び制御装置（図示せず）を含む。二次電池２０の例としては、リチウム二次電池、全固体二次電池、リチウム金属二次電池などがある。
二次電池の内部発生ガス捕集装置（以下、'ガス捕集装置'と称する）１０は、ガス捕集部１００、ガス捕集部の開閉部１１０、メイン（ｍａｉｎ）開閉部１２０、連結部材１３０、第１圧力センサー１４０、第２圧力センサー１５０、及び真空ポンプ開閉部１６０を含む。
ガス捕集部１００は、二次電池２０（図２Ａ参照）から所望の区間の間に二次電池の内部で発生するガスを捕集することができる。ガス捕集部１００は、所定の体積を有する管状であり得るが、本発明は、図１に示された形状に限定されず、内部にガスを捕集することができる空間を備えることができる範囲内で多様な変形、変更が可能である。ガス捕集部の開閉部１１０の材質は、ステンレススチール、テフロン（登録商標）、金属、プラスチック、及びこれらの組合わせからなる群から選択される少なくとも何れか１つを含みうる。捕集部１００のガスを捕集することができる内部空間の体積は、例えば、１〜１０００ｍｌであり得る。ガス捕集装置１０は、ガス捕集部１００に連結され、ガス捕集部１００を開閉するガス捕集部の開閉部１１０をさらに含みうる。ガス捕集部の開閉部１１０は、例えば、ダイアフラム弁（ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｖａｌｖｅ）、ボール弁（ｂａｌｌ ｖａｌｖｅ）、またはニードル弁（ｎｅｅｄｌｅ ｖａｌｖｅ）などであり得るが、本発明は、これに限定されず、ガス捕集部１００を開閉（ｏｎｅｎ／ｃｌｏｓｅ）することができる弁などの開閉部材に多様な変形、変更が可能である。
本発明によるガス捕集装置１０は、少なくとも１つのガス捕集部１００を含みうる。図２Ａに示したように、複数個のガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）及びそれぞれのガス捕集部１００に連結されたガス捕集部の開閉部（１１０１、１１０２、...、１１０ｎ）を含むこともあって、所望の区間別に、例えば、二次電池２０の充電区間別に二次電池２０で発生するガスを区分して、それぞれのガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）に貯蔵することができる。より具体的に、例えば、二次電池２０の最初の充電区間（初期充電区間）には、第１ガス捕集部の開閉部（１１０１）を開放し、残りのガス捕集部の開閉部（１００２、...、１００ｎ）は閉鎖して、第１ガス捕集部（１００１）のみに二次電池２０の最初の充電区間で発生するガスを捕集し、二次電池２０の二番目の充電区間には、第１ガス捕集部の開閉部（１１０１）を閉鎖し、第２ガス捕集部の開閉部（１１０２）のみを開放して、第２ガス捕集部（１００２）のみに二次電池２０の二番目の充電区間で発生するガスを捕集し、二次電池２０の最後の充電区間には、第ｎのガス捕集部の開閉部（１１０ｎ）のみ開放して、第ｎのガス捕集部（１００ｎ）のみに二次電池２０の最後の充電区間で発生するガスを捕集することができる。本発明は、前述したものに限定されず、各充電区間や、工程段階に合わせて開放される（すなわち、ガスが捕集される）ガス捕集部１００の個数を調節することができる。
また、少なくとも１つのガス捕集部の開閉部１１０の開閉を作業者が直接調節することもできるが、少なくとも１つのガス捕集部の開閉部１１０が制御装置（図示せず）に連結されて、作業者が遠隔でガス捕集部の開閉部１１０を開閉することもでき、制御装置に作業者があらかじめ設定した通りにガス捕集部の開閉部１１０の開閉が自動で制御されることもある。
また、ガス捕集装置１０は、少なくとも１つのガス捕集部１００に連結されるメイン開閉部１２０を含む。メイン開閉部１２０は、後述する管またはチューブ３０を通じて二次電池２０に連結され、ガス捕集装置１０の管またはチューブ３０への連結を開放または閉鎖することができる。メイン開閉部１２０は、例えば、弁であり、または、例えば、ダイアフラム弁、ボール弁、またはニードル弁などであり得るが、本発明は、これに限定されず、開閉機能を有する開閉部材に多様な変形、変更が可能である。
前述したように、ガス捕集部１００にガス捕集部の開閉部１１０が連結された場合には、少なくとも１つのガス捕集部の開閉部１１０にメイン開閉部１２０が連結される。また、図２Ａに示したように、ガス捕集部１００とメイン開閉部１２０との間には、ガス捕集部１００とメイン開閉部１２０とを連結する連結部材１３０をさらに含むこともある。連結部材１３０は、複数個のガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）を連結することもできる。また、連結部材１３０にガス捕集部の開閉部１１０、後述する第２圧力センサー１５０などが位置しうる。連結部材１３０は、管、チューブ、ニップル（ｎｉｐｐｌｅ）、ステンレスチュービング（Ｓｕｓ ｔｕｂｉｎｇ）、テフロン（登録商標）チュービング（ｔｅｆｌｏｎ（登録商標） ｔｕｂｉｎｇ）、ナット（ｎｕｔ）、フェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）、ユニオン（ｕｎｉｏｎ）、及びこれらの組合わせからなる群での少なくとも１つを含みうる。
メイン開閉部１２０には、二次電池２０に直接連結される管またはチューブ３０が連結される。すなわち、管またはチューブ３０は、二次電池２０とガス捕集装置１０とを直接連結して、二次電池２０の内部で発生するガスが、管またはチューブ３０を通じてガス捕集装置１０に移動する。二次電池２０にガス捕集装置１０を連結する時、ジグを使用しない。二次電池２０は、管またはチューブ３０を二次電池２０に直接に設置可能にするポート（ｐｏｒｔ）を備えることができる。管またはチューブ３０を連結できるように二次電池２０に備えられるポートは、二次電池２０を管またはチューブ３０を連結できるものであれば十分である。
メイン開閉部１２０と管またはチューブ３０とが連結される部分または管またはチューブ３０の中間に第１圧力センサー１４０が連結される。第１圧力センサー１４０で二次電池２０の内部で発生するガス量の増減による圧力変化を確認することができる。また、メイン開閉部１２０とガス捕集部１００との間に第２圧力センサー１５０が連結される。第２圧力センサー１５０でガス捕集装置１０の内部の圧力変化を確認することができる。ガス捕集部１００にガス捕集部の開閉部１１０が連結された場合には、メイン開閉部１２０とガス捕集部の開閉部１１０、第２圧力センサー１５０とが連結される。ガス捕集装置１０が連結部材１３０をさらに含む場合には、図２Ａに示したように、連結部材１３０に第２圧力センサー１５０が位置しても良い。
また、ガス捕集装置１０は、二次電池２０の内部及びガス捕集装置１０の内部のガス（干渉ガスまたは不要なガスなど）を除去することができる真空ポンプ４０をさらに含みうる。真空ポンプ４０は、ガス捕集部１００に連結される。ガス捕集部１００にガス捕集部の開閉部１１０が連結された場合には、ガス捕集部の開閉部１１０に真空ポンプ４０が連結される。ガス捕集部１００及び／またはガス捕集部の開閉部１１０に連結部材１３０が連結された場合には、連結部材１３０に真空ポンプ４０が連結される。ガス捕集装置１０は、真空ポンプ４０と連結される部分に、ガス捕集装置１０と真空ポンプ４０との連結を開閉する真空ポンプ開閉部１６０をさらに含みうる。または、真空ポンプ４０の前端に真空ポンプ開閉部１６０を位置させることもできる。真空ポンプ開閉部１６０は、例えば、弁であり、または、例えば、ダイアフラム弁、ボール弁、またはニードル弁などであり得るが、本発明は、これに限定されず、開閉機能を有する開閉部材に多様な変形、変更が可能である。
本発明によれば、前述したように、作業者は、図１及び図２Ａのガス捕集装置１０を二次電池２０に管またはチューブ３０で連結して、ガス捕集部の開閉部１１０及び／またはメイン開閉部１２０及び／または真空ポンプ開閉部１６０を調節して、二次電池の内部で発生するガスを作業者が所望の区間（充電区間、時間、工程、ＳＯＣ、温度など）別に捕集することができる。二次電池２０の内部で発生してガス捕集部１００に捕集されたガスは、作業者がＧＣ／ＦＩＤ、ＴＣＤ、ＭＳＤなどを用いて定性及び定量分析に用いられうる。この際、ガス捕集部の開閉部１１０、メイン開閉部１２０、及び真空ポンプ開閉部１６０のそれぞれの開閉は、制御装置（図示せず）に遠隔で制御されることもある。
また、二次電池２０は、防爆チャンバの内部に設置し、ガス捕集装置１０は、防爆チャンバの外部に設置して、二次電池の充放電、過充電、高温露出適用二次電池に対するガス捕集時に、直接的な研究員の接触を最小化することができる。したがって、二次電池の発火／爆発及び二次電池温度上昇の危険から研究員とガス捕集装置１０との安定性を確保することができる。さらに、前述したように、制御装置でガス捕集部の開閉部１１０及び／またはメイン開閉部１２０及び／または真空ポンプ開閉部１６０を遠隔で制御することができるので、研究員の安定性をさらに確保することができる。
以下、本発明によれば、二次電池の内部発生ガス捕集システムを用いて二次電池の内部発生ガス捕集方法を提供することができる。
まず、二次電池２０のポートとガス捕集装置１０とを管またはチューブ３０で直接連結する（段階１）。直接連結するという意味は、二次電池２０とガス捕集装置１０との間をジグなどを使用せずに連結するという意味である。この際、二次電池２０は、防爆チャンバの内部に設けられ、ガス捕集装置１０は、防爆チャンバの外部に設けられることもある。
段階１の二次電池２０とガス捕集装置１０とを管またはチューブ３０で直接連結する段階は、管またはチューブ３０にメイン開閉部１２０を装着する段階を含む（段階１ａ）。１つのガス捕集部１００のみが必要な場合には、１つのガス捕集部１００にメイン開閉部１２０を連結して管またはチューブ３０に連結することもできる。また、複数個のガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）が必要な場合には、それぞれのガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）をメイン開閉部１２０に連結することができる。追加的に、ガス捕集部（１００；１００１、１００２、...、１００ｎ）とメイン開閉部１２０との間を連結部材１３０で連結することもできる。
また、段階１の二次電池２０とガス捕集装置１０とを管またはチューブ３０で直接連結する段階は、ガス捕集部１００にもガス捕集部の開閉部１１０を装着する段階を含みうる（段階１ｂ）。１つのガス捕集部１００のみが必要な場合には、１つのガス捕集部１００にガス捕集部の開閉部１１０を装着することができる。また、複数個のガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）が必要な場合には、それぞれのガス捕集部（１００１、１００２、...、１００ｎ）にそれぞれのガス捕集部の開閉部（１１０１、１１０２、...、１１０ｎ）を連結することができる。
また、段階１の二次電池２０とガス捕集装置１０とを管またはチューブ３０で直接連結する段階は、ガス捕集部１００を真空ポンプ４０と連結する段階を含みうる（段階１ｃ）。ガス捕集部１００と真空ポンプ４０との間に真空ポンプ開閉部１６０をさらに含みうる。
段階１ａから段階１ｃは、順序に関係ない。すなわち、段階１ａから段階１ｃのうち何れか１つの段階を先に行った後、段階１ａから段階１ｃのうち他の１つの段階を行い、残りの１つの段階を行うことができる。
次に、ガス捕集部の開閉部１１０、メイン開閉部１２０、及び真空ポンプ開閉部１６０のそれぞれの開閉を調節して、二次電池２０の内部で発生するガスをガス捕集部１００に捕集する（段階２）。この際、二次電池２０の内部で発生するガスを作業者が所望の区間（充電区間、時間、工程、ＳＯＣ、温度など）別に捕集することができる。また、ガス捕集部の開閉部１１０、メイン開閉部１２０、及び真空ポンプ開閉部１６０のそれぞれの開閉は、前述したように、制御装置によって制御されることもある。制御装置は、二次電池２０が置かれた防爆チャンバから遠く設置して作業者の安定性を確保することができる。
また、段階２のガスをガス捕集部１００に捕集する段階は、真空ポンプ開閉部１６０の開閉を調節してガス捕集部１００を真空減圧する段階（段階２ａ）をさらに含みうる。
実験例
図３Ａは、図１によるガス捕集装置１０を使用する場合で所望のガス捕集区間を例示的に示す。すなわち、二次電池の内部で発生するガスを所望のＳＯＣ区間別に（充電時間に対応）捕集する時の所望のガス捕集区間と各区間での二次電池の電圧と温度とを示す。図３Ａの点線は、所望のガス捕集区間であって、ＳＯＣ区間を区分して示す。
図３Ｂは、図３Ａの実験例で所望の区間別に捕集されたガスの組成及び含量分析の結果を例示的に示す。ＳＯＣ区間別（１００〜１２５、１２５〜１２７、１２７〜１２９、１２９〜１３１、１３１〜１３３、１３３〜１３５、１３５〜１３６、１３６〜１３７）に捕集したガスを定性及び定量分析した結果を示す。具体的には、図３Ａの実験例でＳＯＣ区間別に捕集したガスをＧＣ／ＦＩＤ、ＴＣＤを用いて、炭化水素（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）（Ｃ１〜Ｃ３）及びガス（Ｈ２、ＣＯ２、ＣＯ、Ｏ２、Ｎ２）に対して定量分析した結果を示す。
本発明の明細書において、「連結」という用語は、構成要素間に直接連結されていることもあるが、構成要素間に他の構成要素を経由して連結されていることもあることを含む意味である。
前述した本発明の技術的構成は，当業者が、本発明のその技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解しなければならない。また、本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表われる。また、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出されるあらゆる変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。
１：二次電池の内部発生ガス捕集システム
１０：二次電池の内部発生ガス捕集装置
２０：二次電池
３０：管またはチューブ
４０：真空ポンプ
１００：ガス捕集部
１１０：ガス捕集部の開閉部
１２０：メイン開閉部
１３０：連結部材
１４０：第１圧力センサー
１５０：第２圧力センサー
１６０：真空ポンプ開閉部

Claims (17)

  1. 二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集装置において、
    前記二次電池の内部で発生するガスを捕集することができる少なくとも１つのガス捕集部と、
    前記少なくとも１つのガス捕集部に連結されたメイン開閉部であって、前記ガス捕集装置は、前記二次電池に管またはチューブで連結され、前記メイン開閉部は、前記ガス捕集装置の前記管またはチューブへの連結を開閉する前記メイン開閉部と、
    前記メイン開閉部と前記管またはチューブとの間に位置し、前記二次電池の内部のガス量の増減による圧力変化を感知することができる第１圧力センサーと、
    前記少なくとも１つのガス捕集部に連結され、前記ガス捕集装置の内部の圧力変化を感知することができる第２圧力センサーと、
    少なくとも１つのガス捕集部の開閉部と、を含み、
    前記少なくとも１つのガス捕集部の開閉部のそれぞれは、前記少なくとも１つのガス捕集部のそれぞれに連結されて、前記ガス捕集部のそれぞれを開閉し、
    前記ガス捕集部の開閉部は、前記ガス捕集部と前記メイン開閉部との間に、及び前記ガス捕集部と前記第２圧力センサーとの間に位置し、
    前記ガス捕集装置は、前記二次電池に前記管またはチューブで連結されて、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集するガス捕集装置。
  2. 前記ガス捕集部及び前記ガス捕集部の開閉部の対は、複数個であり、
    前記ガス捕集部の開閉部の開閉をそれぞれ制御して、前記二次電池の内部で発生するガスを所望の区間別に異なるガス捕集部に捕集することができる請求項１に記載のガス捕集装置。
  3. 前記ガス捕集装置は、
    前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプに連結され、
    前記真空ポンプとの連結を開閉することができる真空ポンプ開閉部をさらに含む請求項１または請求項２に記載のガス捕集装置。
  4. 前記ガス捕集部は、管状である請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載のガス捕集装置。
  5. 前記ガス捕集部の材質は、ステンレススチール、テフロン（登録商標）、金属、プラスチック、及びこれらの組合わせからなる群から選択される少なくとも何れか１つを含む請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載のガス捕集装置。
  6. 前記ガス捕集部の内部空間の体積は、１〜１０００ｍｌである請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載のガス捕集装置。
  7. 前記ガス捕集部の開閉部は、ダイアフラム弁、ボール弁、またはニードル弁である請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載のガス捕集装置。
  8. 二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムにおいて、
    請求項１に記載のガス捕集装置と、
    前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブと、
    前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプと、
    前記メイン開閉部の開閉を制御することができる制御装置と、を含み、
    前記二次電池は、防爆チャンバの内部に位置し、
    前記ガス捕集装置、前記真空ポンプ、及び前記制御装置は、前記防爆チャンバの外部に位置するガス捕集システム。
  9. 二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムにおいて、
    請求項１または２に記載のガス捕集装置と、
    前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブと、
    前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプと、
    前記メイン開閉部及び前記ガス捕集部の開閉部の開閉をそれぞれ制御することができる制御装置と、を含み、
    前記二次電池は、防爆チャンバの内部に位置し、
    前記ガス捕集装置、前記真空ポンプ、及び前記制御装置は、前記防爆チャンバの外部に位置するガス捕集システム。
  10. 二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムにおいて、
    請求項３に記載のガス捕集装置と、
    前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブと、
    前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプと、
    前記メイン開閉部、前記ガス捕集部の開閉部、及び前記真空ポンプ開閉部の開閉をそれぞれ制御することができる制御装置と、を含み、
    前記二次電池は、防爆チャンバの内部に位置し、
    前記ガス捕集装置、前記真空ポンプ、及び前記制御装置は、前記防爆チャンバの外部に位置するガス捕集システム。
  11. 二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムにおいて、
    請求項１または請求項２に記載のガス捕集装置と、
    前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブと、
    前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプと、
    を含むガス捕集システム。
  12. 二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムにおいて、
    請求項３に記載のガス捕集装置と、
    前記ガス捕集装置と前記二次電池とを連結する前記管またはチューブと、
    前記ガス捕集装置の内部及び前記二次電池の内部の干渉ガスを除去することができる真空ポンプと、
    を含むガス捕集システム。
  13. 請求項８に記載の二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法において、
    前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階と、
    前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉を調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階と、
    を含むガス捕集方法。
  14. 請求項９に記載の二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法において、
    前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階と、
    前記制御装置で前記メイン開閉部及び前記ガス捕集部の開閉部の開閉をそれぞれ調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階と、
    を含むガス捕集方法。
  15. 請求項１０に記載の二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法において、
    前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階と、
    前記制御装置で前記メイン開閉部の開閉、前記ガス捕集部の開閉部、及び前記真空ポンプ開閉部をそれぞれ調節して、前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階と、
    を含むガス捕集方法。
  16. 請求項１１に記載の二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法において、
    前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階と、
    前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階と、
    を含むガス捕集方法。
  17. 請求項１２に記載の二次電池の二次電池の内部で発生するガスを捕集するガス捕集システムを用いて、前記ガス捕集装置に前記二次電池の内部で発生するガスを捕集する方法において、
    前記二次電池と前記ガス捕集装置とを前記管またはチューブで連結する段階と、
    前記二次電池の内部で発生するガスを前記ガス捕集部に捕集する段階と、
    を含むガス捕集方法。
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