一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置。所述鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置包括電芯、電解池、電解池蓋和壓力表，電解池中裝有電芯，且電解池中有電解液，電解池蓋和壓力表之間通過第一氣體導(dǎo)管連接，電解池蓋上設(shè)有電極孔、電解池蓋螺紋末端的密封O圈，以及與電解池蓋連接的分叉氣體導(dǎo)管，電解池蓋上設(shè)置有電極導(dǎo)體，電極導(dǎo)體一端穿入電極孔，電芯上的極耳插入電極孔與電極導(dǎo)體連接。用該產(chǎn)氣測試裝置對鋰離子電芯進(jìn)行產(chǎn)氣測試。相對現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型可持續(xù)對測試過程的產(chǎn)氣量進(jìn)行量化。
【專利說明】一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種產(chǎn)氣測試裝置，特別是一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池在進(jìn)行充放電（初期化成、容量、過充電、過放電、高溫存儲(chǔ)、高溫循環(huán) 等測試）過程中會(huì)產(chǎn)生氣體，氣體產(chǎn)生會(huì)引起極片膨脹以及增加電池內(nèi)阻，從而對電池的 循環(huán)性能2生非常大的影響，氣體產(chǎn)生的量越多，電池的循環(huán)性能就越差，容量快速衰減， 因此對鋰離子電池初期化成，和容量、過充電、過放電、循環(huán)高溫存儲(chǔ)等測試過程中產(chǎn)生氣 體的量的監(jiān)測顯得尤為重要。通過監(jiān)測產(chǎn)氣量，能夠更好地指導(dǎo)研究者們對電池材料以及 電池設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。
[0003] 目前，研究者們通過使用鋁塑膜作為電池外殼，將鋰離子電池制成軟包電池，通過 觀察軟包電池在初期化成，和容量、過充電、過放電、循環(huán)高溫存儲(chǔ)等測試過程中鋁塑膜外 殼形狀的變化，來粗略定性對比不同軟包電池產(chǎn)氣量的大小。該方法具有一定的缺陷：首 先，該方法僅能對同時(shí)測試的軟包電池進(jìn)行產(chǎn)氣量的對比，且軟包電池之間產(chǎn)氣量差異較 小時(shí)，較難分辨不同軟包電池之間產(chǎn)氣量的區(qū)別；第二，當(dāng)軟包電池在某些測試過程中產(chǎn)氣 量較小時(shí)，較難通過外殼形狀的變化反饋出來；第三，軟包電池?zé)o法持續(xù)監(jiān)測電池在充放電 過程中的產(chǎn)氣過程。
[0004] 鑒于此，有必要提供一種能持續(xù)監(jiān)測鋰離子電池在不同測試過程（化成、容量、過 充電、過放電、循環(huán)、高溫存儲(chǔ)等）產(chǎn)生氣體的量。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于：針對現(xiàn)在技術(shù)的不足，提供一種能持續(xù)測試鋰離子電池 充放電過程（化成、容量、過充電、過放電、循環(huán)、高溫存儲(chǔ)等）產(chǎn)生氣體的量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的鋰離子電池產(chǎn)氣測試方法技術(shù)方案：一種鋰離子 電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：包括電芯、電解池、電解池蓋和壓力表，所述電芯設(shè)置于電 解池內(nèi)部，所述電解池內(nèi)部裝有電解液，所述電解池蓋上設(shè)置有電極孔和電極導(dǎo)體，電極導(dǎo) 體插入電極孔，電解池蓋通過注塑處理方式使電極導(dǎo)體設(shè)置于電解池蓋中，使得電極導(dǎo)體 和電解池蓋接觸處密封，所述壓力表通過第一氣體導(dǎo)管連接在電解池或者電解池蓋上，電 解池蓋連接在電解池上面，電解池蓋和電解池形成密閉空間，電解池蓋或者電解池上設(shè)置 第一導(dǎo)氣孔，壓力表通過第一氣體導(dǎo)管連接到第一導(dǎo)氣孔，可以對氣壓進(jìn)行測試，該鋰離子 電池產(chǎn)氣測試裝置連接有氣密性檢測裝置。
[0007] 優(yōu)選地，所述的氣密性檢測裝置包括第二氣體導(dǎo)管和第一閥門，所述第一閥門設(shè) 置在所述的第二氣體導(dǎo)管上，所述第二氣體導(dǎo)管與所述的電池產(chǎn)氣測試裝置連接，對第二 氣體導(dǎo)管通氣，關(guān)閉第一閥門，通過觀察電壓表的讀數(shù)檢測裝置的氣密性。
[0008] 優(yōu)選地，所述氣體產(chǎn)氣測試裝置連接有氣體成分分析儀器，氣體成分分析儀器可 以對裝置中的氣體進(jìn)行分析。
[0009] 優(yōu)選地，所述氣體成分分析儀器通過接頭連接在第二氣體導(dǎo)管上。
[0010] 優(yōu)選地，所述的第二氣體導(dǎo)管為分叉氣體導(dǎo)管；所述分叉氣體導(dǎo)管上的第一分支 導(dǎo)管通過接頭與氣體成分分析儀器連接。
[0011] 優(yōu)選地，所述分叉氣體導(dǎo)管上的分叉處設(shè)置有第一閥門，第一分支導(dǎo)管上設(shè)有第 二閥門，打開第一閥門、第二閥門，通過氣體成分分析儀器進(jìn)行連續(xù)性分析，打開第一閥門、 關(guān)閉第二閥門，通過氣體成分分析儀器進(jìn)行間歇式分析；所述第二分支導(dǎo)管上末端設(shè)有密 閉膜或者第三閥門，第二分支導(dǎo)管上末端設(shè)有的密閉膜或者關(guān)閉電三閥門，使得整個(gè)裝置 的氣密性良好。
[0012] 優(yōu)選地，所述的電解池為有機(jī)玻璃電解池，容積為lOml-lOOml ;所述有機(jī)玻璃能 承受的最大壓強(qiáng)不低于5MPa。
[0013] 優(yōu)選地，所述的電解池蓋為聚四氟乙烯電解池蓋。
[0014] 優(yōu)選地，所述的電解池和該電解池蓋通過螺紋連接；所述電解池蓋末端設(shè)置有密 封0圈。
[0015] 優(yōu)選地，所述的壓力表為精密壓力表或數(shù)字壓力表，所述的壓力表的最小測量值 為OkPa，最大測量值為0. 1?160kPa，精度等級小于或等于0. 4%。
[0016] 優(yōu)選地，所述的電極導(dǎo)體為二電極導(dǎo)體或者三電極導(dǎo)體。
[0017] 優(yōu)選地，所述的第一氣體導(dǎo)管材質(zhì)為純度多99%的銅，所述的電極導(dǎo)體材質(zhì)為純 度彡99%銅；所述的電極孔內(nèi)壁材質(zhì)為純度彡99%的銅，直徑為1. 8mm?5. 8ram。
[0018] 優(yōu)選地，所述的電芯包括圓柱電芯和方形電芯，電芯的極耳上連有材質(zhì)為純度 彡99 %銅制成的電極棒，直徑為2mm?6畫。
[0019] 優(yōu)選地，所述電解池中真空度為-50Pa?-lOOOPa。
[0020] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過壓力表能夠準(zhǔn)確測量鋰離子電池在充放電過程 中產(chǎn)生氣體的量，并提供后續(xù)氣體取樣，通過連接氣體分析儀器，進(jìn)行間隙式分析或連續(xù)式 分析，實(shí)現(xiàn)對鋰離子電池充放電過程進(jìn)行更深層次的分析。

【專利附圖】

【附圖說明】 [0021] ：
[0022] 圖1是鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置示意圖。
[0023] 圖2是鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置進(jìn)行連續(xù)式氣體分析示意圖。
[0024] 圖3是鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置進(jìn)行間歇式氣體分析示意圖。
[0025] 以上附圖中：1--電解池；2--電解池蓋；3--壓力表；4--第一氣體導(dǎo) 管；5--電極孔；6--電極導(dǎo)體；71--第一導(dǎo)氣孔；72--第二導(dǎo)氣孔；8--密封〇 圈；9--第二氣體導(dǎo)管；10--第一閥門；11--第一分支導(dǎo)管；12--第二分支導(dǎo)管； 13--第二閥門；14--密封膜；15--接頭。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì) 理解，以下實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，以便于更好地理解本實(shí)用新型，因而不應(yīng) 視為限定本實(shí)用新型的范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和 變化，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]如圖1所示，該產(chǎn)氣測試裝置包括設(shè)置有電芯、裝有電解液的電解池1，電解池蓋2 和壓力表3,在電解池蓋2上設(shè)置電極孔5和電極導(dǎo)體6,電極導(dǎo)體6 -端插入電極孔5,電 解池蓋通過注塑處理方式使電極導(dǎo)體設(shè)置于電解池蓋中，電解池蓋2的側(cè)邊上有第一導(dǎo)氣 孔71、第二導(dǎo)氣孔72,第二氣體導(dǎo)管 9和第二導(dǎo)氣孔72連接，第二氣體導(dǎo)管9包括第一分 支導(dǎo)管11和第二分支導(dǎo)管12,，第二氣體導(dǎo)管9上設(shè)有第一閥門10,第一分支導(dǎo)管11上 設(shè)置有第二閥門13,并且第一分支導(dǎo)管 U末端連接有連接氣體成分分析儀器的接頭15， 第二分支導(dǎo)管12末端貼有密封膜14。第一氣體導(dǎo)管4的一端與電解池蓋2的第一導(dǎo)氣孔 Π 連接，另一端與壓力表3連接。第一氣體導(dǎo)管4 一端連接的壓力表3能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確反饋產(chǎn) 氣測試裝置內(nèi)部氣體量的變化，使得該產(chǎn)氣測試裝置能持續(xù)監(jiān)測鋰離子電池充放電過程中 產(chǎn)生氣體的量。根據(jù)材料反應(yīng)的實(shí)際情況，如圖3所示，當(dāng)先打開第一閥門10與第二閥門 13,然后關(guān)閉第一閥門10,通過氣體成分分析儀器進(jìn)行間歇式氣體分析；如圖2所示，當(dāng)?shù)?一閥門10與第二閥門13都打開，可通過氣體成分分析儀器進(jìn)行連續(xù)式氣體分析。電解池 蓋2的末端使用密封0圈8,使電解池蓋和電解池之間的連接密不透風(fēng)，用產(chǎn)氣測試裝置對 鋰離子電池進(jìn)行產(chǎn)氣測試的步驟如下：
[0028] 對所需測試的電極材料通過打漿、涂布、輥壓、焊極耳、卷繞，制成電芯。
[0029] 在惰性氣體氛圍手套箱（H20、02 < lppm)中，將鋰離子電池電極導(dǎo)體材料制成的 電芯置于產(chǎn)氣測試裝置的電解池1中，在電解池1中加入電解液，加入量為電解池容積的 50%，然后對加了電解液的電解池1進(jìn)行抽真空，真空度為-50?&?-1000卩&。
[0030] 將連有壓力表3的電解池蓋2與電解池1相連，最后將電解池蓋2上的第二氣體 導(dǎo)管9上的第二閥門13關(guān)閉，使電解池1內(nèi)部和壓力表3之間形成一個(gè)連通的密閉系統(tǒng)， 通過第二分支導(dǎo)管12通入氣體后關(guān)閉第一閥門10,電壓表3的指數(shù)保持不變，證明裝置氣 密性完好。
[0031] 將鋰離子電池充放電測試設(shè)備的電極導(dǎo)體與電解池蓋2上的電極導(dǎo)體6相連，電 芯上的極耳插入電極孔5中與電極導(dǎo)體6相連接，進(jìn)行充放電測試，記錄下壓力表3的讀 數(shù)。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] (1)以改性天然球形石墨作為負(fù)極材料、鈷酸鋰作為正極材料，電極導(dǎo)體材料通過 打漿、涂布、輥壓、焊極耳、卷繞，制成18650電芯。
[0034] (2)在氬氣氛圍手套箱（H20、02 < lppm)中，將電芯置于產(chǎn)氣測試裝置的電解池 1 中，在電解池 1 中加入 15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)+1% VC,然后對電解池 1 進(jìn)行抽真空，真空度為_50Pa，持續(xù)300s。
[0035] (3)將電極導(dǎo)體6插入電解池蓋2上的電極孔5中，然后將電解池蓋2旋入電解池 1中，最后將電解池蓋2第二氣體導(dǎo)管9上的第二閥門13關(guān)閉。
[0036] (4)將鋰離子電池充放電測試設(shè)備的電極導(dǎo)體與電解池蓋2上的電極導(dǎo)體相連， 靜止16小時(shí)后以0. 2C進(jìn)行充放電測試，常溫測試兩周，測試完記錄壓力表3的讀數(shù)。
[0037] (5)測試完兩周后壓力表3讀數(shù)為13. 6kPa。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] (1)以改性天然球形石墨和人造石墨混合物作為負(fù)極材料、鈷酸鋰作為正極材料， 電極材料通過打漿、涂布、輥壓、焊極耳、卷繞，制成18650電芯。
[0040] (2)在氬氣氛圍手套箱（H20、02 < lppm)中，將電芯置于產(chǎn)氣測試裝置的電解池 1 中，在電解池 1 中加入 15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)+1% VC，然后對電解池 1 進(jìn)行抽真空，真空度為-200Pa，持續(xù)200s。
[0041] (3)將電極導(dǎo)體6插入電解池蓋2上的電極孔5中，然后將電解池蓋2旋入電解池 1中，最后將電解池蓋2第二氣體導(dǎo)管9上的第二閥門13關(guān)閉。
[0042] ⑷將鋰離子電池充放電測試設(shè)備的電極與電解池蓋2上的電極導(dǎo)體6相連，靜止 16小時(shí)后以0. 2C進(jìn)行充放電測試，常溫測試一周。記錄壓力表3的讀數(shù)。
[0043] (5)測試完一周后壓力表3讀數(shù)為21. lkPa。
[0044] 實(shí)施例3
[0045] (1)以浙青焦作為負(fù)極材料、鈷酸鋰作為正極材料，電極材料通過打菜、涂布、棍 壓、焊極耳、卷繞，制成18650電芯。
[0046] (2)在氬氣氛圍手套箱（H20、02 < lppm)中，將電芯置于產(chǎn)氣測試裝置的電解池 1中，在電解池1中加入15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)，然后對電解池1進(jìn)行抽 真空，真空度為-l〇〇〇Pa，持續(xù)30s。
[0047] (3)將電極導(dǎo)體6插入電解池蓋2上的電極孔5中，然后將電解池蓋2旋入電解池 1中，最后將電解池蓋2第二氣體導(dǎo)管9上的第二閥門13關(guān)閉。
[0048] (4)將鋰離子電池充放電測試設(shè)備的電極與電解池蓋2上的電極導(dǎo)體相連，靜止 16小時(shí)后以0. 2C進(jìn)行充放電測試，常溫測試二周，再移入50°C充放電測試2周。記錄50°C 度測試前后壓力表的讀數(shù)。
[0049] (5) 50°C度測試前后壓力表3的讀數(shù)差值為3. 2kPa。
[0050] 實(shí)施例4
[0051] (1)以人造石墨作為負(fù)極材料、鈷酸鋰作為正極材料，電極材料通過打漿、涂布、輥 壓、焊極耳、卷繞，制成方形電芯。
[0052] (2)在氬氣氛圍手套箱（H20、02 < lppm)中，將電芯置于產(chǎn)氣測試裝置的電解池 1中，在電解池1中加入15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)，然后對電解池1進(jìn)行抽 真空，真空度為-500Pa，持續(xù)60s。
[0053] (3)將電極導(dǎo)體6插入電解池蓋2上的電極孔5中，然后將電解池蓋2旋入電解池 1中，最后將電解池蓋第二氣體導(dǎo)管9上的第二閥門13關(guān)閉。
[0054] ⑷將鋰離子電池充放電測試設(shè)備的電極與電解池蓋上的電極導(dǎo)體相連，靜止16 小時(shí)后以〇. 2C進(jìn)行充放電測試，常溫測試二周，然后將電池過充至4. 5V。記錄過充前后壓 力表3的讀數(shù)。
[0055] (5)電池過充前后壓力表3讀數(shù)差值為4. 5kPa。
[0056] 表1.產(chǎn)氣測試裝置壓力表讀數(shù)

【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：包括電芯、電解池、電解池蓋和壓力 表，所述電芯設(shè)置于電解池內(nèi)部，所述電解池裝有電解液，所述電解池蓋上設(shè)置有電極孔和 電極導(dǎo)體，所述電極導(dǎo)體插入電極孔，所述電極導(dǎo)體與電解池蓋接觸處密封，所述壓力表通 過第一氣體導(dǎo)管連接在電解池或者電解池蓋上，該鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置連接有氣密性 檢測裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述的氣密性檢 測裝置包括第二氣體導(dǎo)管和第一閥門，所述第一閥門設(shè)置在所述的第二氣體導(dǎo)管上，所述 第二氣體導(dǎo)管與所述的電池產(chǎn)氣測試裝置連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述鋰離子電池 產(chǎn)氣測試裝置連接有氣體成分分析儀器。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述氣體成分分 析儀器通過接頭連接在第二氣體導(dǎo)管上。
5. 如權(quán)利要求2或4所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述的第二 氣體導(dǎo)管為分叉氣體導(dǎo)管；所述分叉氣體導(dǎo)管上的第一分支導(dǎo)管通過接頭與氣體成分分析 儀器連接。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述分叉氣體導(dǎo) 管上的分叉處設(shè)置有第一閥門，第一分支導(dǎo)管上設(shè)有第二閥門；第二分支導(dǎo)管上末端設(shè)有 密閉膜或者第三閥門。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述的電解池蓋 為聚四氟乙烯電解池蓋。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述的電解池和 該電解池蓋通過螺紋連接；所述電解池蓋末端設(shè)置有密封0圈。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述的壓力表的 最小測量值為OkPa，最大測量值為0. 1?160kPa，精度等級小于或等于0. 4%。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池產(chǎn)氣測試裝置，其特征在于：所述的電極導(dǎo)體 為二電極導(dǎo)體或者三電極導(dǎo)體。
【文檔編號】G01L11/00GK204085772SQ201420366797
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】周海輝, 鐘輝, 陳錫良, 任建國, 黃友元 申請人:深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司