锂离子电池内部产气在线收集装置及使用其的检测设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种锂离子电池内部产气在线收集装置及使用其的检测设备，包括：壳体，其两头开口；导电的上下盖，可拆卸地经由气密性组件与所述壳体的两头开口分别气密性配合，与壳体形成腔以注入电解液以及装入固定无外壳电芯，上盖具有通孔，电芯的上极柱中具有与上盖的通孔连通的通孔，上下盖能够分别电连接到无外壳电芯的上下极柱并电连接到电池充放电仪进行充放电；具有入口、阀门和出口的快接头，快接头的入口与上盖的通孔连通，阀门用于打开和关闭快接头，出口用于连接到质谱仪以向其提供在线产生的气体。利用该装置，能够在线地检测电池内部生成气体，分析不同电解液组成、电极材料及其处理手段（包覆等）、充放电方式对于产气的作用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池内部产气在线收集装置及使用其的检测设备
本技术涉及一种锂离子电池内部产气在线收集装置及使用其的检测设备。
技术介绍
近年来，锂离子电池技术得到了迅猛发展，中国锂电产业持续高速增长，且锂离子电池的应用涵盖各种领域，对于锂离子电池的性能提出了更高的要求。至今大多数商品锂离子电池采用LiCo02、LiMn204、LiFePO4正极和不同类型的石墨材料负极，电解质则含有LiPF6的碳酸酯溶液。影响锂离子电池性能的因素很多，其不仅与电池材料的稳定性相关，同时也与电池内部的各种物理与化学过程密切相关，如正极材料的溶解、电解质溶剂的分解以及电极极片结构松弛引起的活性材料脱落等。电解质溶剂的分解会导致析气问题。具体说来，尽管电解质中常用的烷基碳酸酯溶剂的氧化电势较高(在4.5-5V之间)，但在较高电势下仍会被氧化产生包括CO、CO2以及含有酯键、羟基以及醛基的有机物。同时在低电势下，会在负极的表面发生分解从而产生烯烃气体。所产生的气体会滞留在正负极间，使电池性能急剧下降并还会对电池的安全构成威胁。因此如何抑制气体的产生，是锂离子电池研究的重要内容之一。除了电解质溶剂的分解，还存在电解质中的锂盐的稳定性问题。如最常用的LiPF6，在电解质中的分解温度只有80-85°C。Li盐的分解不仅影响其本身的稳定性，同时其分解产生的HF极易参与正极发生的反应，降低正极的稳定性，而且产物PF5与SEI膜中的Li2CO3、烷基碳酸锂和烷氧基碳酸锂反应，生成导电性差的LiF并放出气体，从而导致电池性能的下降以及危及电池的安全性能。因此，抑制锂盐的分解对提高电池性能也具有重要的意义。通过对于锂离子电池在循环充放电过程中在线地检测其内部生成气体，可以分析电池内部电解质分解与不可逆反应发生机理，同时检测不同电解液组成、电极材料及其处理手段(包覆等)、充放电方式对于电池内部产气的作用效果，以便得出对于电池内部产气的抑制效果最好的电解液组成、电极材料及其处理手段以及充放电方式。因此，需要提供一种锂离子电池内部产气在线收集装置。
技术实现思路
本技术提供了一种锂离子电池内部产气在线收集装置，其包括:壳体，其两头开口 ；导电的上盖和下盖，可拆卸地经由气密性组件与所述壳体的两头开口分别气密性配合，与所述壳体形成腔用于注入电解液以及装入且固定无外壳电芯，所述上盖具有通孔，所述无外壳电芯的上极柱中具有与所述上盖的通孔连通的通孔，所述上盖和下盖能够分别电连接到所述无外壳电芯的上下极柱，并能够电连接到电池充放电仪进行充放电；具有入口、阀门和出口的快接头，所述快接头的入口与所述上盖的通孔连通，所述阀门用于打开和关闭所述快接头，所述出口用于连接到质谱仪以向其提供在线产生的气体。利用该装置，可以先拆开上盖和下盖，将无外壳电芯装入壳体，先将下盖经由气密性组件与壳体的下头开头气密性配合好(装配下盖和装入无外壳电芯的步骤的顺序可以调换)，然后注入电解液，将上盖经由气密性组件与壳体的上头开口气密性配合好，关闭快接头，从而使得在无外壳电芯在密闭腔内浸润在电解液中的情况下，利用连接到上盖和下盖的电池充放电仪进行充放电，并将质谱仪连接到快接头的出口，打开快接头，由此在进行充放电的同时，利用质谱仪在线地获取所生成的气体并对其成分进行分析。优选地，所述气密性组件由盖套和O型垫圈构成。两者的配合能够确保上盖和下盖与壳体实现紧密装配，更好地防止漏气。优选地，在极柱与相应的气密性组件之间设置有带孔的垫片，所述极柱具有凸出部以经由相应的垫片中的孔伸出并电连接到上盖和下盖中相应的一个。优选地，所述垫片的外围尺寸与相应开口的内部尺寸相匹配。优选地，所述壳体由主体段和两头的膨胀台阶部构成，所述主体段的长度适应无外壳电芯除极柱之外的长度，垫片适配于所述膨胀台阶部的基部处。由此，利用所述垫片和壳体，能够将无外壳电芯在轴向上和径向上都更稳定地固定在腔中，避免由于摇晃或振动导致破坏极耳与极柱的连接关系或在注入的电解液中产生气泡或空穴导致影响电芯的化成效果及检测结果。此外，防止用上盖和下盖与壳体的相应开口密封性压紧配合时垫片对无外壳电芯的轴向挤压，避免损坏电芯的性能。优选地，所述上盖和下盖由金属制成。本技术还提供一种锂离子电池内部产气在线检测设备，包括:上述的锂离子电池内部产气在线收集装置；电池充放电仪，电连接到所述锂离子电池内部产气在线收集装置的上下盖来对电芯进行充放电；质谱仪，连接到所述锂离子电池内部产气在线收集装置的快接头的出口，以对经由出口输出的产气进行组成分析。该锂离子电池内部产气在线收集装置能够与市面上能够购买到的电池充放电仪和质谱仪协同操作以构成锂离子电池内部产气在线检测设备，在循环充放电过程中在线地检测锂离子电池内部生成的气体的组成。此外，该锂离子电池内部产气在线收集装置和检测设备制造简单、成本低廉、结构紧凑，便于批量生产供应给各电池厂商、实验室等来对锂离子电池进行质检、优化和改进。【附图说明】为了更清楚地描述本技术的技术方案，下面将结合附图作简要介绍。显而易见，这些附图仅是本申请记载的一些【具体实施方式】。根据本技术的包括但不限于以下这些附图。图1示出根据本技术的一个实施例的锂离子电池内部产气在线收集装置的主视图；图2示出根据本技术的另一个实施例的锂离子电池内部产气在线收集装置的局部剖视图；图3示出图2所示的锂离子电池内部产气在线收集装置连同无外壳电芯的分解图。附图标记的说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池内部产气在线收集装置，其特征在于包括：壳体，其两头开口；导电的上盖和下盖，可拆卸地经由气密性组件与所述壳体的两头开口分别气密性配合，与所述壳体形成腔用于注入电解液以及装入且固定无外壳电芯，所述上盖具有通孔，所述无外壳电芯的上极柱中具有与所述上盖的通孔连通的通孔，所述上盖和下盖能够分别电连接到所述无外壳电芯的上下极柱，并能够电连接到电池充放电仪进行充放电；具有入口、阀门和出口的快接头，所述快接头的入口与所述上盖的通孔连通，所述阀门用于打开和关闭所述快接头，所述出口用于连接到质谱仪以向其提供在线产生的气体。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池内部产气在线收集装置，其特征在于包括: 壳体，其两头开口； 导电的上盖和下盖，可拆卸地经由气密性组件与所述壳体的两头开口分别气密性配合，与所述壳体形成腔用于注入电解液以及装入且固定无外壳电芯，所述上盖具有通孔，所述无外壳电芯的上极柱中具有与所述上盖的通孔连通的通孔，所述上盖和下盖能够分别电连接到所述无外壳电芯的上下极柱，并能够电连接到电池充放电仪进行充放电； 具有入口、阀门和出口的快接头，所述快接头的入口与所述上盖的通孔连通，所述阀门用于打开和关闭所述快接头，所述出口用于连接到质谱仪以向其提供在线产生的气体。2.根据权利要求1所述的锂离子电池内部产气在线收集装置，其特征在于，所述气密性组件由盖套和O型垫圈构成。3.根据权利要求1所述的锂离子电池内部产气在线收集装置，其特征在于，在上下极柱与相应的气密性组件之间设置有带孔的垫片，所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱新平，郭勋，刘源，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：