一种锂离子电池胀气气体检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种锂离子电池胀气气体检测装置及其检测方法，所述装置包括用于容纳所述锂离子电池的其内部装有液体介质的箱体，设于所述箱体顶部的箱体盖，设于所述箱体外的电池胀气气体组分与含量检测装置、电池胀气气体体积检测装置和电池充放电仪；所述电池胀气气体组分与含量检测装置和所述电池充放电仪分别与所述锂离子电池连接；所述电池胀气气体体积检测装置垂直贯穿所述箱体盖后伸入所述液体介质内。本发明专利技术提供技术方案可检测所有类型锂离子电池的胀气组分和含量，为锂离子电池在制作过程中有针对性地选取抑制胀气添加剂提供了可靠的数据支撑。

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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测装置和检测方法，具体讲涉及一种锂离子电池胀气气体检测装置及其检测方法，属于储能

技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长、环境适应性好、无记忆效应等优点，在电动汽车和新能源储能等领域有广阔的应用前景。但是电池在使用过程中，由于内部电解质的分解，电池会出现胀气现象。电池胀气会使正负极片间的接触将不再紧密，使得电池内阻显著增加，电池的循环性能急剧下降，严重的胀气会导致电池安全事故的发生。很多研究人员对锂离子电池的胀气现象进行了专门的研究。其中对胀气组分分析的研究较多，研究表明锂离子电池产生的气体主要包括二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷等，对于不同的电池类型，产生的气体种类有较大差异。比如钛酸锂电池产生的气体绝大多数(质量分数比)是氢气，也有少量的一氧化碳和二氧化碳；磷酸铁锂电池产生的气体主要是二氧化碳和甲烷；锰酸锂电池产生的气体主要是甲烷和一氧化碳。现有的锂离子电池胀气组分研究主要是针对软包装锂离子电池所作出的。研究表明，软包装锂离子电池的充放电循环次数、环境温度和充放电方式对电池胀气快慢有很大的影响：电池开始产气的前100个循环内电池的产气量增加迅速，随着循环次数的增加，产气速率变慢；在40℃、55℃、70℃和80℃下对搁置电池或充放电电池进行胀气气体进行检测发现：不同温度下，电池胀气产生气体的种类没有很大变化，说明温度对副反应的种类没有影响，但是气体产生的速率随环境温度的升高而加快。此外胀气速度、气体种类还与电池中电解液的溶剂组分、添加剂种类以及电解液添加量都有一定关系。由于硬壳电池取气不方便，胀气时外观表现不明显，现有技术中对硬壳锂离子的电池的胀气机理研究较少，对胀气机理的分析存在较大差异：有的研究者认为硬壳锂离子电池的胀气现象是由电池内部存在的少量水分引起的，水分诱导电解液分解从而产生较多的氢气和烷烃。还有的研究者认为硬壳锂离子电池的胀气现象是由电极材料中的过渡金属元素催化导致电解液分解加速所引起。硬壳锂离子电池胀气机理的不清晰，直接导致抑制硬壳锂离子电池胀气现象的技术手段不明确。现有的抑制硬壳锂离子电池胀气的主要手段是降低电池制作时环境湿度以及在电解液中添加特定抑制胀气添加剂。但是降低电池制作环境湿度将会较大提高锂离子电池制作成本，而在电解液中添加抑制胀气添加剂的方法比较困难，主要是因为对于硬壳锂离子电池胀气机理研究不透彻，对不同类型硬壳锂离子电池所选用的抑制胀气添加剂的针对性不强，抑制胀气的效果不明显。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种锂离子电池胀气气体检测装置，利用该检测装置可实现所有类型的锂离子电池胀气气体组分和含量的检测，通过对胀气气体组分和含量的准确分析，可推导出可能存在的产生胀气气体的化学方程式，从而为不同锂离子电池在制作过程中抑制胀气添加剂的可针对性选取提供可靠的技术支撑。本专利技术提供的技术方案是：一种锂离子电池胀气气体检测装置，其改进之处在于：所述装置包括用于容纳所述锂离子电池的其内部装有液体介质的箱体，设于所述箱体顶部的箱体盖，设于所述箱体外的电池胀气气体组分与含量检测装置、电池胀气气体体积检测装置和电池充放电仪；所述电池胀气气体组分与含量检测装置和所述电池充放电仪分别与所述锂离子电池连接；所述电池胀气气体体积检测装置垂直贯穿所述箱体盖后伸入所述液体介质内。优选的，所述装置还包括用于测量锂离子电池胀气气体温度的温度传感器；所述箱体的侧壁上留有温度传感器连接线出口；温度传感器连接线的一端与箱体外的所述温度传感器相连，其另一端贯穿所述温度传感器连接线出口与所述锂离子电池的一端相连；所述温度传感器连接线由所述温度传感器连接线出口引出后，在所述温度传感器连接线出口处涂覆有密封胶。优选的，所述锂离子电池为浸没在所述液体介质中的矩形电池；所述矩形电池的同侧设有正负电极；所述箱体为体积与所述矩形电池相适应的六面体，所述箱体的侧壁上对应设有正负电极接线引出口；正极接线和负极接线的一端分别连接所述正负电极，另一端由所述正负电极接线引出口引出至所述箱体外部后与所述电池充放电仪相连；所述箱体用有机玻璃制作，所述正极接线和所述负极接线由所述正负极接线引出口引出后，在所述正负极接线引出口处涂覆有密封胶。优选的，所述电池胀气气体体积检测装置为体积测量桶，所述箱体盖上留有外径与所述体积测量桶的横截面直径相适应的通孔；所述体积测量桶的底端贯穿所述通孔后伸入所述液体介质内；所述体积测量桶上带有刻度，用于读取上升液体介质的体积，所述上升液体介质的体积等于所述锂离子电池胀气气体体积；所述液体介质为全氟聚醚；所述体积测量桶和所述箱体盖均用有机玻璃制作，所述体积测量桶与所述箱体盖的接缝处设有密封胶。优选的，所述箱体盖与所述箱体之间设置有密封垫或密封胶，用于加强所述箱体的密封性。进一步，所述温度传感器连接线出口所在的箱体侧壁上还设置有电池排气管出口；电池排气管的一端与所述锂离子电池相连，其另一端贯穿所述电池排气管出口后通过四通连接件和电池胀气气体组分与含量检测装置相连；所述电池排气管出口处涂覆有密封胶。进一步，所述四通连接件包括四个相互连通的接口，其中两个接口分别连接所述电池排气管和压强传感器，另外两个接口分别连接抽气装置和电池胀气气体组分与含量检测装置；所述四通连接件与所述抽气装置的连接处还设置有气体阀门；所述电池胀气气体组分与含量检测装置为气象色谱-质谱联用仪，用于取样锂离子电池胀气气体，并分析胀气气体的组分和每种组分所占体积含量百分比；进一步，所述密封胶由第一胶水和第二胶水以重量比1:1混合制成；所述第一胶水由以下重量份数的材料组分制成：环氧树脂9，丙酮9，氢氧化铝2，氢氧化镁2，聚磷酸铵2；所述第二胶水由以下重量份数的材料组分制成：丙酮12，聚氨酰树脂12。本专利技术的另一目的在于提供一种用上述检测装置实现的锂离子电池胀气气体检测方法，所述方法包括：对锂离子电池进行周期性充电和放电，并记录周期循环次数和充放电容量；检测锂离子电池胀气气体体积V、胀气气体温度T和胀气气体压强P；根据计算锂离子电池胀气气体物质的量N，其中R为理想气体常数；对锂离子电池胀气气体进行取样，并分析样品中气体的组分和每种组分所占的体积含量百分比C；根据每种组分所占的体积含量百分比C和锂离子电池胀气气体物质的量N计算锂离子电池胀气气体中每种组分M的总物质的量NM：NM＝N×C。优选的，所述方法还包括：根据所述锂离子电池的充放电周期和充放电容量、以及锂离子电池胀气气体的组分和每种组分总物质的量绘制曲线；分析锂离子电池胀气气体组分和每种组分总物质的量随锂离子电池充放电周期和充放电容量的变化规律；根据所述变化规律分析锂离子电池产生胀气气体的化学方程式。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有如下显著进步：1)本专利技术提供的检测装置可实现锂离子电池内部胀气气体温度、胀气气体体积和胀气气体压强和组分的同时检测，可随时分析锂离子电池胀气气体的组分和含量，为推导出产生锂离子电池胀气气体的化学方程式奠定了数据基础，为锂离子电池在制作过程中有针对性地选取抑制胀气添加剂提供了可靠的数据支撑。2)本专利技术提供的用于密封各个接口的密封胶生产成本低，粘接强度高，密封效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池胀气气体检测装置，其特征在于：所述装置包括用于容纳所述锂离子电池的其内部装有液体介质的箱体，设于所述箱体顶部的箱体盖，设于所述箱体外的电池胀气气体组分与含量检测装置、电池胀气气体体积检测装置和电池充放电仪；所述电池胀气气体组分与含量检测装置和所述电池充放电仪分别与所述锂离子电池连接；所述电池胀气气体体积检测装置垂直贯穿所述箱体盖后伸入所述液体介质内。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池胀气气体检测装置，其特征在于：所述装置包括用于容纳所述锂离子电池的其内部装有液体介质的箱体，设于所述箱体顶部的箱体盖，设于所述箱体外的电池胀气气体组分与含量检测装置、电池胀气气体体积检测装置和电池充放电仪；所述电池胀气气体组分与含量检测装置和所述电池充放电仪分别与所述锂离子电池连接；所述电池胀气气体体积检测装置垂直贯穿所述箱体盖后伸入所述液体介质内。2.根据权利要求1所述的锂离子电池胀气气体检测装置，其特征在于：所述装置还包括用于测量锂离子电池胀气气体温度的温度传感器；所述箱体的侧壁上留有温度传感器连接线出口；温度传感器连接线的一端与箱体外的所述温度传感器相连，其另一端贯穿所述温度传感器连接线出口与所述锂离子电池的一端相连；所述温度传感器连接线由所述温度传感器连接线出口引出后，在所述温度传感器连接线出口处涂覆有密封胶。3.根据权利要求1所述的锂离子电池胀气气体检测装置，其特征在于：所述锂离子电池为浸没在所述液体介质中的矩形电池；所述矩形电池的同侧设有正负电极；所述箱体为体积与所述矩形电池相适应的六面体，所述箱体的侧壁上对应设有正负电极接线引出口；正极接线和负极接线的一端分别连接所述正负电极，另一端由所述正负电极接线引出口引出至所述箱体外部后与所述电池充放电仪相连；所述箱体用有机玻璃制作，所述正极接线和所述负极接线由所述正负极接线引出口引出后，在所述正负极接线引出口处涂覆有密封胶。4.根据权利要求1所述的锂离子电池胀气气体检测装置，其特征在于：所述电池胀气气体体积检测装置为体积测量桶，所述箱体盖上留有外径与所述体积测量桶的横截面直径相适应的通孔；所述体积测量桶的底端贯穿所述通孔后伸入所述液体介质内；所述体积测量桶上带有刻度，用于读取上升液体介质的体积，所述上升液体介质的体积等于所述锂离子电池胀气气体体积；所述液体介质为全氟聚醚；所述体积测量桶和所述箱体盖均用有机玻璃制作，所述体积测量桶与所述箱体盖的接缝处设有密封胶。5.根据权利要求1所述的锂离子电池胀气气体检测装置，其特征在于：所述箱体盖与所述箱体之间设置有密封垫或密封胶，用于加强所述箱体的密封性。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绥军，林跃生，金翼，徐斌，刘曙光，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，华北电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11