一种软包锂离子电池内部气体的取样装置及定量分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及锂电池内部气体分析技术领域，发明专利技术公开了一种软包锂离子电池内部气体的取样装置及定量分析方法，包括取样膜和取样器；所述取样膜包括上层和完全覆盖上层的下层，所述上层包括热塑性合成橡胶，所述下层包括聚苯醚和热塑性聚合物，所述聚苯醚的质量分数不少于95%；所述取样器的尾部分别与真空系统、气相测试系统连通。本发明专利技术可以实现对软包锂离子电池不同位置的取样，并且能够对气体尤其是微量气体的便捷、快速的收集分析；实现在热滥用、电滥用等高温条件下的电池内部气体的实时测量、快速分析。快速分析。快速分析。

【技术实现步骤摘要】
一种软包锂离子电池内部气体的取样装置及定量分析方法


[0001]本专利技术涉及锂电池内部气体分析
，尤其涉及一种软包锂离子电池内部气体的取样装置及定量分析方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池的应用越来越广泛，尤其是在电动汽车和电动摩托车中，电解液是锂离子电池的关键材料之一，通常是由线性和环状非质子溶剂和六氟磷酸锂盐组成。溶剂和锂盐在充放电过程中在正负极表面发生氧化还原反应产气，电池老化或者热处理也会导致气体产生，气体的成分与电池化学体系和老化条件有关。在电极/电解液界面产生的气体在阳极和阴极之间交叉作用，导致与其他气体物质发生复杂的局部反应，在界面上引起更多的副反应。另外，气体的产生和消耗会导致材料表面降解和阳极界面电阻增加，并对电池的长期循环产生不利影响。因此，通过锂离子电池内部气体成分和量化研究，确认产气的反应途径，是目前分析锂离子电池老化和热失控机理的重要技术方法。
[0003]公开号为CN106198123B中国专利技术专利公开了一种用于锂离子电池内部产气分析的气体收集方法，将被分析的锂离子电池内芯使用可伸缩的密封材料进行首次封装后，进行产气测试，选取要分析的阶段，将可伸缩的密封材料沿锂离子电池内芯外周夹紧后进行二次封装，再将所产的气体保存封装成气包。其不足之处在于不能够实现微量气体的收集分析，同时密封材料不耐高温，无法对热处理条件下的电池所产气体进行分析。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种软包锂离子电池内部气体的取样装置及定量分析方法，采用简单有效的取样装置和分析方法，不仅能够测试微量气体，还能够对热处理条件下的电池内部产气进行收集及分析。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，包括取样膜和取样器；所述取样膜包括上层和完全覆盖上层的下层，所述上层包括热塑性合成橡胶，所述下层包括聚苯醚和热塑性聚合物，所述聚苯醚的质量分数不少于95％；所述取样器的尾部分别与真空系统、气相测试系统连通。
[0006]本专利技术中的取样装置通过将取样膜贴覆在待测软包锂离子电池表面，利用取样器取样后直接通入气相检测系统进行气体分析，可以实现对软包锂离子电池不同位置的取样，并且能够对气体尤其是微量气体的便捷、快速的收集分析。
[0007]取样膜包括上层和下层，上层的热塑性合成橡胶具备优异的耐热性能，在180℃
‑
250℃下可长期工作并保持高弹性。下层的聚苯醚是一种耐高温的热塑性树脂，具有优良的耐酸、耐碱、耐化学试剂腐蚀性能，其与少量热塑性聚合物混合，可以提高聚苯醚的可加工性。而聚苯醚含量不低于95％能够确保取样膜下层具有良好的粘附性，使得取样膜上层通过取样膜上层紧密贴附于待测软包锂离子电池表面，防止待测气体逸出，实现在常温和高
温下的电池产生气体成分分析。尤其是对热滥用、电滥用等高温条件下的电池内部产气成分分析，能够进行实时测量、快速分析，并且操作简单，避免对大型设备的使用。
[0008]作为优选，所述热塑性合成橡胶包括TPEE、氟硅橡胶和腈硅橡胶中的一种，优选为TPEE。热塑性聚酯弹性体(TPEE)又称聚酯橡胶，具备高回弹性、优异的耐疲劳强度和拉伸强度，因此在利用取样器取样时，不会使取样膜的局部破损过大而导致气体逸出或者外部杂质进入。
[0009]作为优选，所述热塑性聚合物包括聚苯乙烯或聚酰胺，优选为聚苯乙烯。
[0010]作为优选，所述取样模上层的厚度为3
‑
5mm；所述取样模下层的厚度≥1mm。取样模上层太薄，会导致在第一步取样中针头容易刺穿待测软包锂离子电池表面，太厚会增加取样难度，延长取样时间。
[0011]作为优选，所述取样器包括针头、取样管和密封膜；所述针头固定连接于取样管的头部；所述取样器的尾部与真空系统、气相测试系统连通处由所述密封膜密封。
[0012]作为优选，所述针头为中空针头，所述针头直径为1
‑
2mm。针头直径太小会降低电池内部气体逸出速度，增加测试时间，针头直径太大则会增加操作难度。
[0013]作为优选，所述取样管为不锈钢管，所述取样管内部设有可移动活塞。可移动活塞能够实现微量气体的实时取样。
[0014]第二方面，本专利技术还提供了一种使用上述取样装置的软包锂离子电池内部气体定量分析方法，包括如下步骤：(a)、将取样膜上层贴在待测软包锂离子电池表面，再使取样膜下层完全覆盖取样膜上层；(b)、在取样器内通入惰性气体，去除内部空气，重复若干次；(c)、使用针头将取样膜刺穿，但不刺穿待测软包锂离子电池表面，真空系统对取样器抽真空；(d)、将针头刺穿待测软包锂离子电池表面，使取样管中的气体进入气相测试系统中，进行气体分析。
[0015]作为优选，步骤(b)中，所述惰性气体为氩气；所述若干次为2
‑
3次。
[0016]作为优选，步骤(c)中，所述刺穿的角度为10
‑
40
°
；所述真空的真空度为0.1
‑
0.5atm。该刺穿角度可以使电池内部气体较易逸出，且不会引入外部气体，提高测量的准确性。真空度过高会导致密封膜强烈变形，真空度过低会造成氩气去除不充分，增加实验误差。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：(1)可以实现对软包锂离子电池不同位置的取样，并且能够对气体尤其是微量气体的便捷、快速的收集分析；(2)实现在常温和高温下的电池产生气体成分分析。尤其是对热滥用、电滥用等高温条件下的电池内部产气成分分析，能够进行实时测量、快速分析；(3)操作简单、装置便携，使用成本低。
附图说明
[0018]图1为本专利技术中一种软包锂离子电池内部气体的取样装置的结构示意图。
[0019]附图标记为：取样膜1、取样器2、针头201、取样管202、活塞203、软包锂离子电池3、真空系统4、气相测试系统5。
具体实施方式
[0020]以下用具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此：实施例1一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，包括取样膜1和取样器2。
[0021]取样膜1包括上层和下层，上层为TPEE，下层包括质量比为96：4的聚苯醚和聚苯乙烯。取样膜1下层需要达到足够覆盖取样膜1上层，使得取样膜能够紧密贴附于待测软包锂离子电池表面。取样模1上层的厚度为4mm，取样模1下层的厚度为1mm。
[0022]取样器2包括针头201、取样管202和密封膜。针头201固定连接于取样管202的头部，针头201为中空针头，直径为2mm。
[0023]取样管202的尾部分别与真空系统4、气相测试系统5连通，并由密封膜密封。取样管202为内部设有可移动活塞203的不锈钢管。
[0024]使用上述取样装置，对正极为层状三元材料、负极为石墨、设计容量为5Ah的软包锂离子电池进行化成产气分析，电池测试温度为25℃。
[0025]其分析方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，其特征在于，包括取样膜（1）和取样器（2）；所述取样膜（1）包括上层和完全覆盖上层的下层，所述上层包括热塑性合成橡胶，所述下层包括聚苯醚和热塑性聚合物，所述聚苯醚的质量分数不少于95%；所述取样器（2）的尾部分别与真空系统（4）、气相测试系统（5）连通。2.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，其特征在于，所述热塑性合成橡胶包括TPEE、氟硅橡胶和腈硅橡胶中的一种。3.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，其特征在于，所述热塑性聚合物包括聚苯乙烯或聚酰胺。4.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，其特征在于，所述取样模（1）上层的厚度为3
‑
5mm；所述取样模（1）下层的厚度≥1mm。5.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，其特征在于，所述取样器（2）包括针头（201）、取样管（202）和密封膜；所述针头（201）固定连接于取样管（202）的头部；所述取样器（2）的尾部与真空系统（4）、气相测试系统（5）连通处由所述密封膜密封。6.如权利要求5所述的一种软包锂离子电池内部气体的取样装置，其特征在于，所述针头（201）为中空针头；所述针头直径为1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫娇娇，陈军，黄建根，郑利峰，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，
类型：发明
国别省市：