專利名稱：測(cè)量圓柱密封電池內(nèi)壓值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圓柱密封電池內(nèi)壓值的測(cè)量方法。
圓柱密封二次電池(如鎘-鎳二次電池或金屬氫化物-鎳二次電池)在充電過(guò)程中，由于過(guò)充電或大充電流快速充電，往往引起電池內(nèi)壓急劇升高，以致使安全閥打開，泄漏內(nèi)部氣體。如果在充電時(shí)經(jīng)常發(fā)生泄氣，則會(huì)使內(nèi)部電解液逐步減少甚至枯竭，縮短電池的使用壽命。因此，研究圓柱密封二次電池的耐壓充電和大電流快速充電技術(shù)時(shí)，必須要測(cè)定電池內(nèi)壓的變化情況。
荷蘭非利薄研究實(shí)驗(yàn)室J.J.G.Willems(PhilipsJournalofResearch，Vol.39SupplementNO.11984)為了研究鎳-氫化物電池內(nèi)壓變化，將未密封的圓柱電池置入一裝有壓力表的容器中，充電時(shí)觀察壓力表。由于實(shí)際圓柱密封電池中剩余空間體積大大小于裝有壓力表容器中的剩余空間，因此，這種方法測(cè)得的壓力要小于真空的圓柱密封電池電壓。松下電器株式會(huì)社川野博志等(日本公開特許公開昭2-12756)在其貯氫電極制造方法的實(shí)施例中敘述為了測(cè)定充電中的電池內(nèi)壓，在電池底部開口，安裝壓力傳感器。上述方法都屬于測(cè)試方法，很不經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的目的是要在不改變圓柱密封電池原狀的情況下，在實(shí)際的圓柱密封電池上測(cè)定內(nèi)壓。
本發(fā)明是通過(guò)以下原理實(shí)現(xiàn)的，即利用貼于電池底部中心的電阻應(yīng)變片，用應(yīng)變儀測(cè)量電池外殼由于電池內(nèi)壓變化而引起的微應(yīng)變量，或者用電橋直接測(cè)量電阻應(yīng)變片阻值的變化，并由微應(yīng)變量計(jì)算出電池內(nèi)壓值;也就是說(shuō)測(cè)量電池外殼微應(yīng)變量值與電池內(nèi)壓之間的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該關(guān)系確定數(shù)字模型p＝Kε，式中p為電池內(nèi)壓值，ε為微應(yīng)變量值，K為常數(shù);對(duì)待測(cè)電池樣品同上;將ε代入(2)中的數(shù)字模型中，即可計(jì)算出電池內(nèi)壓P。也就是說(shuō)毋需改變圓柱密封電池原狀，在電池外殼底部中心粘貼電阻應(yīng)變片即可測(cè)定電池壓值。
發(fā)明與壓力表法相比可以在不改變圓柱密封電池原結(jié)構(gòu)的條件下測(cè)出電池內(nèi)壓，所測(cè)的壓力值反映實(shí)際圓柱密封電池的內(nèi)壓。同底部開口安裝傳感器的方法相比，本方法是非破壞性的測(cè)量方法，測(cè)量后電池仍保持其完整性。
本發(fā)明還可結(jié)合附圖給予更詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為測(cè)量圓柱密封電池內(nèi)壓值的工作示意圖。
圖2為電池內(nèi)壓值P與微應(yīng)變值的關(guān)系圖。
圖3為充電過(guò)程和停止充電后電池內(nèi)壓的變化曲線圖。
實(shí)施例1測(cè)量AA型圓柱密封鎘-鎳電池充電過(guò)程內(nèi)壓變化一、K值的測(cè)量取與被測(cè)電池外殼相同的空殼五只，在其底部中心粘貼2×2mm的電阻應(yīng)變片。待結(jié)粘牢固后，將電池外殼連接到所示的壓力系統(tǒng)。
(a)將閥門(2)關(guān)閉，打開閥門(5、10)，使系統(tǒng)內(nèi)的壓力與大氣壓相同，壓力表(3)讀數(shù)為零。
(b)關(guān)閉閥門(5、10)，打開氣瓶(1)的閥門(3)，使高壓容器(4)充入氣體，待壓力上升至2.5～3.0MPa，關(guān)閉閥門(2)。
(c)對(duì)電阻應(yīng)變儀標(biāo)定、調(diào)零。
(d)開閥門(5)，由壓力表(6)讀出電池外殼中的氣體壓力P，壓力每上升0.1MPa，讀出電阻應(yīng)變儀上相應(yīng)的微應(yīng)變值ε，直至壓力升至2.0MPa。
(e)將P和ε作圖。
五只空殼上試驗(yàn)求得的P-ε關(guān)系如圖2。
求出K值為電池外殼編號(hào)123456K(×0.001)222208211227213216平均值0.00216
由此，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)所采用的外殼，內(nèi)壓與應(yīng)變的關(guān)系為P＝0.00216·P-壓力(MPa)-微應(yīng)變量二、充電過(guò)程內(nèi)壓測(cè)量用同樣外殼制造的AA型圓柱密封鎘-鎳電池標(biāo)稱容量為0.6Ah，用300mA(0.5c)充電。如圖3所示的充電過(guò)程和停止充電后電池內(nèi)壓的變化曲線。該電池當(dāng)內(nèi)壓升至1.6MPa時(shí)，安全閥打開，內(nèi)壓驟降至1.45MPa，充電3小時(shí)后停止充電，電池內(nèi)壓逐漸下降。
權(quán)利要求
1.一種毋需改變圓柱密封電池形狀的測(cè)量電池內(nèi)部實(shí)際壓力值的方法，其特征在于測(cè)定方法包括以下步驟(1)利用貼于電池底部中心的電阻應(yīng)變片，用應(yīng)變儀測(cè)量電池外殼由于電池內(nèi)壓變化而引起的微應(yīng)變量，或者用電橋直接測(cè)量電阻應(yīng)變片阻值的變化，并由微應(yīng)變量計(jì)算出電池內(nèi)壓值；(2)測(cè)量電池外殼微應(yīng)變量值與電池內(nèi)壓之間的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該關(guān)系確定數(shù)學(xué)模型P=K·ε，式中P為電池內(nèi)壓值，ε為微應(yīng)變量值，K為常數(shù)；(3)對(duì)待測(cè)電池樣品重復(fù)步驟(1)；(4)將ε代入(2)中的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算出電池內(nèi)壓P。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于所述的電池外殼底部中心粘貼電阻應(yīng)變片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于毋需改變圓柱密封電池原狀即可測(cè)定電池壓值。
全文摘要
本發(fā)明屬于圓柱密封電池內(nèi)壓值的測(cè)量方法，主要是利用電阻應(yīng)變片，測(cè)量電池外殼由于電池內(nèi)壓變化而引起的微應(yīng)變量，計(jì)算出電池內(nèi)壓值。本發(fā)明測(cè)量與壓力表法相比，不僅保持了圓柱密封電池的原結(jié)構(gòu)和完整性，改變了已有技術(shù)中破壞性的測(cè)量方法，而且所測(cè)的壓力值可反映實(shí)際圓柱密封電池的內(nèi)壓。
文檔編號(hào)G01L1/20GK1068190SQ9210226
公開日1993年1月20日 申請(qǐng)日期1992年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月7日
發(fā)明者李培良, 耿朝清, 阮航 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部包頭稀土研究院