一種電池化成產氣量測定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電池化成產氣量測定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池、電池化成產氣量測定裝置，以及連接電池和電池化成產氣量測定裝置的輸氣導管；本實用新型電池化成產氣量測定系統(tǒng)結構簡單、操作簡便、安全有效、能夠實現(xiàn)隨時隨地檢測鋰離子電池化成產氣量，且整個測試過程不改變電池化成狀態(tài)，與真實生產狀態(tài)一致，能夠真正準確的反映化成產氣狀況。
【專利說明】一種電池化成產氣量測定系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電池制造領域，特別是一種化成產氣量收集測定系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]能源和環(huán)境的要求使得鋰離子電池應用愈加廣泛。在電池制造工藝過程中，化成是極為重要的一步。化成過程中，電解液溶劑在負極上形成固體電解質界面膜，與此同時電解液體系中溶劑組分碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)等在一定電位下發(fā)生電化學反應，生產C02、CH4, C2H4, H2等氣體。氣體的存在會導致鋰離子電池的性能衰減、內阻增大、膨脹變形等。不同的正負極材料體系、不同的電解液、不同的電池結構、不同的化成前極片含水量，產氣規(guī)律不同，產生的氣體成分、體積不同。
[0003]化成產氣的研究能夠為電池正負極材料的選擇、電解液品質的鑒定以及電池制造工藝的優(yōu)化等提供幫助，且對電池的電化學性能、循環(huán)性能、安全性能等都會產生重要影響。因此，化成產氣的研究具有重要的意義。
[0004]但是目前現(xiàn)有的產氣收集裝置比較復雜、難以操作，且所用氣體收集實驗電池均需要浸入電解液中，與生產電池化成時的狀態(tài)不一致，不能完全準確地反映真實的產氣狀況，因此需要一種簡單、有效、準確、即時檢測的手段。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的不足，在保持與生產電池所有化成狀態(tài)一致的條件下，提供一種結構簡單、操作簡便、安全有效、能夠實現(xiàn)隨時隨地檢測的氣體收集測定裝置，為電池制造過程中正負極材料的選擇、電解液鑒定、制造工藝優(yōu)化提供有力支撐，從而大幅提升最終電池產品的整體性能。
[0006]本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]一種電池化成產氣量測定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池、電池化成產氣量測定裝置，以及連接電池和電池化成產氣量測定裝置的輸氣導管。
[0008]其中所述的輸氣導管和所述電池及所述的電池化成產氣量測定裝置為密封連接。
[0009]其中所述的電池化成產氣量測定裝置由能定量測定氣體體積的元件組成。
[0010]其中所述的定量測定氣體體積的元件為具有準確體積刻度的容器和燒杯。
[0011]其中所述具有準確體積刻度的容器為酸式滴定管，所述酸式滴定管倒置于燒杯中，燒杯和酸式滴定管充滿測定氣體體積的介質。
[0012]其中所述的介質為干燥的有機溶劑。
[0013]其中所述的干燥有機溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮及其他有機溶劑。
[0014]其中所述的燒杯中設置干燥分子篩。
[0015]其中所述輸氣導管與所述電池的連接端通過針頭外設置密封塞來密封連接。
[0016]其中所述針頭直徑大小與所述電池的注液孔相同，所述密封塞為實心、帶有密封唇邊的橡膠塞。
[0017]其中所述的電池為鋰離子電池、鉛酸電池、鉛炭電池或堿性電池。
[0018]電池化成前，將不銹鋼針頭插入電池注液孔中并插緊，同時固定好橡膠塞，并在橡膠塞四周再涂一層凡士林。將燒杯中注約70%的干燥有機溶劑，將酸式滴定管倒置于有機溶劑中，將乳膠管一端小心插入滴定管中約50mm，并保持乳膠管此端開口處高度與電池注液孔所處高度基本一致。利用吸耳球使滴定管中倒吸入有機溶劑至滿，然后調節(jié)液面至50mL刻度線處。此時，可以開啟充放電柜進行化成充電，收集氣體。
[0019]應用本實用新型的有益效果:
[0020]本實用新型結構簡單、操作簡便、安全有效、能夠實現(xiàn)隨時隨地檢測化成產氣量，且整個測試過程不改變電池化成狀態(tài)，與真實生產狀態(tài)一致，能夠真正準確的反映化成產氣狀況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1:本實用新型電池化成產氣量測定系統(tǒng)示意圖
[0022]圖2:本實用新型電池化成產氣量測定系統(tǒng)電池端放大圖
[0023]圖3:本實用新型電池化成產氣量測定系統(tǒng)氣體收集端放大圖
[0024]圖4:四種極片含水量不同的錳鋰1Ah電池化成產氣記錄曲線

【具體實施方式】
[0025]為更好的說明本實用新型，下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0026]如圖1-3所示，一種電池化成產氣量測定系統(tǒng)，包括電池、乳膠管1、不銹鋼針頭2、橡膠塞3、酸量滴定管4和燒杯5，所述乳膠管A端連接不銹鋼針頭，所述不銹鋼針頭外設置有橡膠塞，所述乳膠管B端開口通入所述酸式滴定管中，所述酸量滴定管倒置于燒杯中。
[0027]所述乳膠管為一條直徑1_、長度為50cm的細硅橡膠乳膠管，所述不銹鋼頭直徑與電池注液孔一致，長度為5mm，并在所述不銹鋼針頭外另外設置一個實心、耐腐蝕、帶有密封唇邊的橡膠塞，并使不銹鋼針頭露出約3_，所述乳膠管B端開口，通到一充滿干燥碳酸丙烯酯的50mL酸量滴定管中，所述酸式滴定管倒置于盛滿干燥碳酸丙烯酯并放置有干燥分子篩的燒杯中。
[0028]以錳鋰1Ah電池化成產氣記錄，并進行干燥工藝、化成工藝的優(yōu)化為例，本發(fā)明電池化成產氣量測定系統(tǒng)工作過程如下:
[0029]1、取生產上一只待化成錳鋰1Ah電池，電池化成前，將不銹鋼針頭2插入電池注液孔中并插緊，同時固定好橡膠塞3，并在橡膠塞3四周再涂一層凡士林。
[0030]2、將燒杯5中注約70%的干燥碳酸丙烯酯，將酸式滴定管4倒置于碳酸丙烯酯中，將乳膠管B端小心插入滴定管中約50mm，并保持乳膠管B端開口處高度與電池注液孔所處高度基本一致。
[0031]3、利用吸耳球使滴定管中倒吸入碳酸丙烯酯至滿，然后調節(jié)液面至50mL刻度線處。此時，開啟充放電柜進行化成充電，記錄氣體產生的時間和體積。
[0032]4、取化成前干燥工藝中的電池，分別測試極片含水量，然后分別測定產氣量和產氣時間。
[0033]圖4為四種極片含水量不同的電池，測定產氣量和產氣時間的曲線圖。四種電池為化成前干燥工藝中的電池，分別測試極片含水量，由上到下依次為a、b、C、d，極片含水量分別是:a為500ppm、b為350ppm、c為200ppm、d為150ppm,采用實施例中的測定裝置測試，結果發(fā)現(xiàn)極片含水量越高，化成時產氣量越大。當極片含水量小于150ppm時，產氣體積約為lmL，可以滿足生產需要。因此可據(jù)此確定化成前干燥工藝的含水量最高允許值為150ppm，并將干燥工藝中的最終極片含水量定為不大于150ppm。化成產氣時間段集中于化成開始后約50min-170min，且極片含水量越少產氣體積越少。因此可以在化成之后180min時提前封孔，減少電池開口時間，從而減少外界環(huán)境水分對電池的不利影響。
[0034]本實用新型結構簡單、操作簡便、安全有效、能夠實現(xiàn)隨時隨地檢測化成產氣量，且整個測試過程不改變電池化成狀態(tài)，與真實生產狀態(tài)一致，能夠真正準確的反映化成產氣狀況。
[0035]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種電池化成產氣量測定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池、電池化成產氣量測定裝置，以及連接電池和電池化成產氣量測定裝置的輸氣導管，其特征在于， 所述的電池化成產氣量測定裝置由能定量測定氣體體積的元件組成，所述的定量測定氣體體積的元件為具有準確體積刻度的容器和燒杯，所述具有準確體積刻度的容器為酸式滴定管，所述酸式滴定管倒置于燒杯中，燒杯和酸式滴定管充滿測定氣體體積的介質；所述的輸氣導管和所述電池及所述的電池化成產氣量測定裝置為密封連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池化成產氣量測定系統(tǒng)，其中所述的介質為干燥的有機溶劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的電池化成產氣量測定系統(tǒng)，其中所述的燒杯中設置干燥分子篩。
4.根據(jù)權利要求1所述的電池化成產氣量測定系統(tǒng)，其中所述輸氣導管與所述電池的連接端通過針頭外設置密封塞來密封連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的電池化成產氣量測定系統(tǒng)，其中所述針頭直徑大小與所述電池的注液孔相同，所述密封塞為實心、帶有密封唇邊的橡膠塞。
6.根據(jù)權利要求1所述的電池化成產氣量測定系統(tǒng)，其中所述的電池為鋰離子電池、鉛酸電池、鉛炭電池或堿性電池。
【文檔編號】G01F19/00GK204007766SQ201420010077
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權日:2014年1月8日
【發(fā)明者】熊俊威, 張亞利, 別永合, 馬春響, 葛成鳳, 馮鑫剛, 劉光吉, 張鐵柱 申請人:山東威能環(huán)保電源有限公司