一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置及其檢測方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置及其檢測方法，所述裝置包括用于容納所述鋰離子電池的其內部裝有液體介質的箱體，設于所述箱體頂部的箱體蓋，設于所述箱體外的電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置、電池脹氣氣體體積檢測裝置和電池充放電儀；所述電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置和所述電池充放電儀分別與所述鋰離子電池連接；所述電池脹氣氣體體積檢測裝置垂直貫穿所述箱體蓋后伸入所述液體介質內。本發明專利技術提供技術方案可檢測所有類型鋰離子電池的脹氣組分和含量，為鋰離子電池在制作過程中有針對性地選取抑制脹氣添加劑提供了可靠的數據支撐。

Lithium ion battery flatulence gas detection device and detection method thereof

The invention provides a lithium ion battery gas gas detecting device and method, the device includes a lithium ion battery containing the inside of which a liquid medium box, box is arranged on the top of the box cover, the battery is arranged in the box body gas gas component and content detection device, battery gas gas the volume of the detection device and the battery charging and discharging device; the battery gas gas composition and content detection device and the battery charging and discharging device are respectively connected with the lithium ion battery; the battery gas volume of gas detection device through the vertical box cover extends into the liquid medium. Provide technical solution can detect all types of lithium ion battery of the invention of the gas components and contents for lithium ion batteries in the production process to provide reliable data support selection of additives inhibiting flatulence.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種檢測裝置和檢測方法，具體講涉及一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置及其檢測方法，屬于儲能

技術介紹
鋰離子電池具有能量密度高、功率特性好、循環壽命長、環境適應性好、無記憶效應等優點，在電動汽車和新能源儲能等領域有廣闊的應用前景。但是電池在使用過程中，由于內部電解質的分解，電池會出現脹氣現象。電池脹氣會使正負極片間的接觸將不再緊密，使得電池內阻顯著增加，電池的循環性能急劇下降，嚴重的脹氣會導致電池安全事故的發生。很多研究人員對鋰離子電池的脹氣現象進行了專門的研究。其中對脹氣組分分析的研究較多，研究表明鋰離子電池產生的氣體主要包括二氧化碳、一氧化碳、氫氣、甲烷等，對于不同的電池類型，產生的氣體種類有較大差異。比如鈦酸鋰電池產生的氣體絕大多數(質量分數比)是氫氣，也有少量的一氧化碳和二氧化碳；磷酸鐵鋰電池產生的氣體主要是二氧化碳和甲烷；錳酸鋰電池產生的氣體主要是甲烷和一氧化碳?，F有的鋰離子電池脹氣組分研究主要是針對軟包裝鋰離子電池所作出的。研究表明，軟包裝鋰離子電池的充放電循環次數、環境溫度和充放電方式對電池脹氣快慢有很大的影響：電池開始產氣的前100個循環內電池的產氣量增加迅速，隨著循環次數的增加，產氣速率變慢；在40℃、55℃、70℃和80℃下對擱置電池或充放電電池進行脹氣氣體進行檢測發現：不同溫度下，電池脹氣產生氣體的種類沒有很大變化，說明溫度對副反應的種類沒有影響，但是氣體產生的速率隨環境溫度的升高而加快。此外脹氣速度、氣體種類還與電池中電解液的溶劑組分、添加劑種類以及電解液添加量都有一定關系。由于硬殼電池取氣不方便，脹氣時外觀表現不明顯，現有技術中對硬殼鋰離子的電池的脹氣機理研究較少，對脹氣機理的分析存在較大差異：有的研究者認為硬殼鋰離子電池的脹氣現象是由電池內部存在的少量水分引起的，水分誘導電解液分解從而產生較多的氫氣和烷烴。還有的研究者認為硬殼鋰離子電池的脹氣現象是由電極材料中的過渡金屬元素催化導致電解液分解加速所引起。硬殼鋰離子電池脹氣機理的不清晰，直接導致抑制硬殼鋰離子電池脹氣現象的技術手段不明確?，F有的抑制硬殼鋰離子電池脹氣的主要手段是降低電池制作時環境濕度以及在電解液中添加特定抑制脹氣添加劑。但是降低電池制作環境濕度將會較大提高鋰離子電池制作成本，而在電解液中添加抑制脹氣添加劑的方法比較困難，主要是因為對于硬殼鋰離子電池脹氣機理研究不透徹，對不同類型硬殼鋰離子電池所選用的抑制脹氣添加劑的針對性不強，抑制脹氣的效果不明顯。
技術實現思路
為了解決現有技術中所存在的上述不足，本專利技術提供一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，利用該檢測裝置可實現所有類型的鋰離子電池脹氣氣體組分和含量的檢測，通過對脹氣氣體組分和含量的準確分析，可推導出可能存在的產生脹氣氣體的化學方程式，從而為不同鋰離子電池在制作過程中抑制脹氣添加劑的可針對性選取提供可靠的技術支撐。本專利技術提供的技術方案是：一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其改進之處在于：所述裝置包括用于容納所述鋰離子電池的其內部裝有液體介質的箱體，設于所述箱體頂部的箱體蓋，設于所述箱體外的電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置、電池脹氣氣體體積檢測裝置和電池充放電儀；所述電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置和所述電池充放電儀分別與所述鋰離子電池連接；所述電池脹氣氣體體積檢測裝置垂直貫穿所述箱體蓋后伸入所述液體介質內。優選的，所述裝置還包括用于測量鋰離子電池脹氣氣體溫度的溫度傳感器；所述箱體的側壁上留有溫度傳感器連接線出口；溫度傳感器連接線的一端與箱體外的所述溫度傳感器相連，其另一端貫穿所述溫度傳感器連接線出口與所述鋰離子電池的一端相連；所述溫度傳感器連接線由所述溫度傳感器連接線出口引出后，在所述溫度傳感器連接線出口處涂覆有密封膠。優選的，所述鋰離子電池為浸沒在所述液體介質中的矩形電池；所述矩形電池的同側設有正負電極；所述箱體為體積與所述矩形電池相適應的六面體，所述箱體的側壁上對應設有正負電極接線引出口；正極接線和負極接線的一端分別連接所述正負電極，另一端由所述正負電極接線引出口引出至所述箱體外部后與所述電池充放電儀相連；所述箱體用有機玻璃制作，所述正極接線和所述負極接線由所述正負極接線引出口引出后，在所述正負極接線引出口處涂覆有密封膠。優選的，所述電池脹氣氣體體積檢測裝置為體積測量桶，所述箱體蓋上留有外徑與所述體積測量桶的橫截面直徑相適應的通孔；所述體積測量桶的底端貫穿所述通孔后伸入所述液體介質內；所述體積測量桶上帶有刻度，用于讀取上升液體介質的體積，所述上升液體介質的體積等于所述鋰離子電池脹氣氣體體積；所述液體介質為全氟聚醚；所述體積測量桶和所述箱體蓋均用有機玻璃制作，所述體積測量桶與所述箱體蓋的接縫處設有密封膠。優選的，所述箱體蓋與所述箱體之間設置有密封墊或密封膠，用于加強所述箱體的密封性。進一步，所述溫度傳感器連接線出口所在的箱體側壁上還設置有電池排氣管出口；電池排氣管的一端與所述鋰離子電池相連，其另一端貫穿所述電池排氣管出口后通過四通連接件和電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置相連；所述電池排氣管出口處涂覆有密封膠。進一步，所述四通連接件包括四個相互連通的接口，其中兩個接口分別連接所述電池排氣管和壓強傳感器，另外兩個接口分別連接抽氣裝置和電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置；所述四通連接件與所述抽氣裝置的連接處還設置有氣體閥門；所述電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置為氣象色譜-質譜聯用儀，用于取樣鋰離子電池脹氣氣體，并分析脹氣氣體的組分和每種組分所占體積含量百分比；進一步，所述密封膠由第一膠水和第二膠水以重量比1:1混合制成；所述第一膠水由以下重量份數的材料組分制成：環氧樹脂9，丙酮9，氫氧化鋁2，氫氧化鎂2，聚磷酸銨2；所述第二膠水由以下重量份數的材料組分制成：丙酮12，聚氨酰樹脂12。本專利技術的另一目的在于提供一種用上述檢測裝置實現的鋰離子電池脹氣氣體檢測方法，所述方法包括：對鋰離子電池進行周期性充電和放電，并記錄周期循環次數和充放電容量；檢測鋰離子電池脹氣氣體體積V、脹氣氣體溫度T和脹氣氣體壓強P；根據計算鋰離子電池脹氣氣體物質的量N，其中R為理想氣體常數；對鋰離子電池脹氣氣體進行取樣，并分析樣品中氣體的組分和每種組分所占的體積含量百分比C；根據每種組分所占的體積含量百分比C和鋰離子電池脹氣氣體物質的量N計算鋰離子電池脹氣氣體中每種組分M的總物質的量NM：NM＝N×C。優選的，所述方法還包括：根據所述鋰離子電池的充放電周期和充放電容量、以及鋰離子電池脹氣氣體的組分和每種組分總物質的量繪制曲線；分析鋰離子電池脹氣氣體組分和每種組分總物質的量隨鋰離子電池充放電周期和充放電容量的變化規律；根據所述變化規律分析鋰離子電池產生脹氣氣體的化學方程式。與最接近的現有技術相比，本專利技術具有如下顯著進步：1)本專利技術提供的檢測裝置可實現鋰離子電池內部脹氣氣體溫度、脹氣氣體體積和脹氣氣體壓強和組分的同時檢測，可隨時分析鋰離子電池脹氣氣體的組分和含量，為推導出產生鋰離子電池脹氣氣體的化學方程式奠定了數據基礎，為鋰離子電池在制作過程中有針對性地選取抑制脹氣添加劑提供了可靠的數據支撐。2)本專利技術提供的用于密封各個接口的密封膠生產成本低，粘接強度高，密封效本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其特征在于：所述裝置包括用于容納所述鋰離子電池的其內部裝有液體介質的箱體，設于所述箱體頂部的箱體蓋，設于所述箱體外的電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置、電池脹氣氣體體積檢測裝置和電池充放電儀；所述電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置和所述電池充放電儀分別與所述鋰離子電池連接；所述電池脹氣氣體體積檢測裝置垂直貫穿所述箱體蓋后伸入所述液體介質內。

【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其特征在于：所述裝置包括用于容納所述鋰離子電池的其內部裝有液體介質的箱體，設于所述箱體頂部的箱體蓋，設于所述箱體外的電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置、電池脹氣氣體體積檢測裝置和電池充放電儀；所述電池脹氣氣體組分與含量檢測裝置和所述電池充放電儀分別與所述鋰離子電池連接；所述電池脹氣氣體體積檢測裝置垂直貫穿所述箱體蓋后伸入所述液體介質內。2.根據權利要求1所述的鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其特征在于：所述裝置還包括用于測量鋰離子電池脹氣氣體溫度的溫度傳感器；所述箱體的側壁上留有溫度傳感器連接線出口；溫度傳感器連接線的一端與箱體外的所述溫度傳感器相連，其另一端貫穿所述溫度傳感器連接線出口與所述鋰離子電池的一端相連；所述溫度傳感器連接線由所述溫度傳感器連接線出口引出后，在所述溫度傳感器連接線出口處涂覆有密封膠。3.根據權利要求1所述的鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其特征在于：所述鋰離子電池為浸沒在所述液體介質中的矩形電池；所述矩形電池的同側設有正負電極；所述箱體為體積與所述矩形電池相適應的六面體，所述箱體的側壁上對應設有正負電極接線引出口；正極接線和負極接線的一端分別連接所述正負電極，另一端由所述正負電極接線引出口引出至所述箱體外部后與所述電池充放電儀相連；所述箱體用有機玻璃制作，所述正極接線和所述負極接線由所述正負極接線引出口引出后，在所述正負極接線引出口處涂覆有密封膠。4.根據權利要求1所述的鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其特征在于：所述電池脹氣氣體體積檢測裝置為體積測量桶，所述箱體蓋上留有外徑與所述體積測量桶的橫截面直徑相適應的通孔；所述體積測量桶的底端貫穿所述通孔后伸入所述液體介質內；所述體積測量桶上帶有刻度，用于讀取上升液體介質的體積，所述上升液體介質的體積等于所述鋰離子電池脹氣氣體體積；所述液體介質為全氟聚醚；所述體積測量桶和所述箱體蓋均用有機玻璃制作，所述體積測量桶與所述箱體蓋的接縫處設有密封膠。5.根據權利要求1所述的鋰離子電池脹氣氣體檢測裝置，其特征在于：所述箱體蓋與所述箱體之間設置有密封墊或密封膠，用于加強所述箱體的密封性。6.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王綏軍，林躍生，金翼，徐斌，劉曙光，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，華北電網有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11