本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种检测圆柱锂离子电池产气量的装置及方法。
背景技术：
圆柱锂离子电池生产工艺技术成熟，自动化程度高，生产效率高，成本低，目前受到十分广泛的应用。随着电子科技的飞速发展，人们对电池性能的要求也越来越高，尤其是锂离子电池批次稳定性和一致性的提高，这就要求锂离子电池生产具有严格的过程控制，但在锂离子电池生产过程中影响过程控制的因素很多，人机料法环真正严格的现场控制对于大部分厂家来说难度很大，这就不仅需要先期策划合理，还需要进行后期检测指导。锂离子电池制作过程控制不严格可能致使锂离子电池内部毛刺、杂质或水分引起的副反应多，导致锂离子电池产气量大，影响电池的性能。
软包锂离子电池化成时产气量可通过观察气袋判定产气大小，也可通过使用时电池硬度判定电池产气量大小，但圆柱锂离子电池产气量不易直接观察评测，目前人们通过解剖锂离子电池时听锂离子电池内部气体排出声音大小和喷出电解液多少判定电池产气量是否正产。解剖电池时，夹钳夹开钢壳的豁口大小不一致，夹开速度不一致直接影响锂离子电池内部气体排出声音和喷出电解液多少，解剖电池目测电池产气量判定电池产气量不准确不严谨。
CN 2921823Y公开了一种锂离子电池内部产气量的检测装置，该装置包括腔体和推拉杆，推拉杆和腔体侧表面上分别设有刻度，将检测电芯放入腔体内，当检测电芯产生气体时密封的腔体内气体推动与推拉杆衔接的挡板上下移动，从而达到检测气体的目的，但在检测锂离子成品电池时该专利无法实现电池腔体与电芯内部连通，只将电池开口放置在腔体中充放电测试电池产气，不适合抽检已经生产出来的密封完成的锂离子电池产气量。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种检测圆柱锂离子电池产气量的装置及使用方法，要解决的技术问题是高效、准确的检测圆柱锂离子电池的产气量。为此，本发明采用如下的技术方案。
一种检测圆柱锂离子电池产气量的装置，包括底座和上空腔组件，底座和上空腔组件组成密闭的空腔，圆柱锂离子电池固定在底座上，上空腔组件顶部设置有针刺组件，针刺组件通过上空腔组件密封垫与上空腔组件内壁连接；
上空腔组件侧壁上带有抽气PP管和密封油液柱PP管，抽气PP管和密封油液柱PP管均设置有阀门，抽气PP管上还带有管壁孔，管壁孔安装有胶塞，密封油液柱PP管为带有油液柱，末端为盲端的透明管子。
根据所述的检测圆柱锂离子电池产气量的装置，所述的底座和上空腔组件通过螺纹连接安装一起，底座和上空腔组件之间分布有密封垫，密封油液柱PP管还标定有刻度。
根据所述的检测圆柱锂离子电池产气量的装置，所述的圆柱锂离子电池固定在底座上的电池固定槽，电池固定槽侧壁螺纹孔上安装用于定位电池的电池定位销。
根据所述的检测圆柱锂离子电池产气量的装置，所述的针刺组件为贯穿上空腔组件顶部的钢针，钢针与上空腔组件密封垫为一体结构。
一种检测圆柱锂离子电池产气量装置的刻度标定方法，刻度标定方法步骤如下，
第一步，取一只待测试锂离子电池同规格电池，电池头部朝下，底部朝上放入电池固定槽中，通过定位销将电池固定在底座中心位置，将装置底座和上空腔组件拧紧密封，对上空腔组件顶部钢钉向下缓慢施加压力，钢钉下移针尖刺穿圆柱锂离子电池中心底部壳体，然后对钢钉顶部施加向上的力，钢针上移，回到原来位置，圆柱锂离子电池底部中心被穿孔，电池内部空间与装置腔体空间相通；
第二步，将抽气PP管的开关和油液柱PP管开关打开，抽气直至内部空间真空度达到-0.09Mpa，标定油液柱外侧液面对应PP管位置刻度为0mL；
第三步，关闭抽气PP管开关，通过抽气PP管壁的胶塞向装置内部第1次注入1mL空气，油液柱对应位置标记刻度为1mL，第2次注入1mL空气，标记刻度为2mL，．．．．．第100次注入1mL空气，标记刻度为100mL，依次类推；
第四步，将抽气PP管开关打开，抽真空至装置内部空间真空度-0.09Mpa，查看油液柱外表面是否处于0mL标定处，若处于0mL标定处则完成装置刻度的标定，否则进行重新标定；完成标定后，关闭抽气PP管开关和油液柱PP管开关，打开抽气PP管壁的胶塞泄真空，拧开底座与上空腔组件，取出圆柱锂离子电池。
一种检测圆柱锂离子电池产气量的装置的使用方法，检测圆柱锂离子电池产气量步骤如下，
第一步，将待测圆柱锂离子电池头部朝下，底部朝上放入已标定装置电池固定槽中，通过定位销将圆柱锂离子电池固定在底座的中心位置，把底座和上空腔组件拧紧密封；
第二步，对上空腔组件顶部钢钉向下缓慢施加压力，钢钉下移针尖刺穿圆柱锂离子电池中心底部壳体，然后对钢钉顶部施加向上的力，钢针上移到原来位置，圆柱锂离子电池底部中心被穿孔，圆柱锂离子电池内部空间与装置腔体空间相通，电池内部气体排出，装置腔体内部压力增加，油液柱移动到相应位置，通过读取油液柱外表面对应刻度确定圆柱锂离子电池内部产气量。
本发明具有如下的优点与效果。
1. 本发明检测装置底座与上空腔组件壳壁均为不锈钢材质，变形量小，耐电解液腐蚀，可重复利用，使用寿命长。
2. 本发明检测装置底座上固定有电池固定槽、电池定位销，圆柱锂离子电池能够被定位在底座中心位置，钢钉刺穿圆柱锂离子电池底部时，钢针对准电芯卷芯，不易刺到电池极片，检测安全性能好。
3. 本发明检测装置底座粘结下密封垫，上空腔组件口部粘结有与底座上密封垫对应的下密封垫，底座与上空腔组件拧紧后密闭性好，检测精度高，检测装置底座电池固定槽内设置有绝缘垫，可以防止电池正负极接触。
4. 本发明上空腔组件侧壁安装有一个抽气PP管和一个密封油液柱的PP管，上空腔组件顶部设有钢针，PP管和钢针耐电解液腐蚀，使用寿命长，上空腔组件内顶部与钢针通过粘连厚密封垫密封，厚密封垫随钢针上下移动本身体积变形量小，检测精度高。
5. 本发明使用与待测电池同型号电池底部穿孔进行抽真空标定刻度，标定时装置内部空间与测试时内部空间一致，可以准确的标定该型号电池的产气量。
6. 本发明通过对装置腔体抽真空至真空度达到-0.09Mpa，标定0mL刻度，避免了大气压强不稳定造成的标定误差，且真空传热慢，测试受外界温度影响小，测试精度高。
7. 本发明检测装置与检测方法解决了圆柱锂离子电池产气定量测试的难题，填补了以往电池生产企业无抽检圆柱锂离子电池产气量的合理方法。
附图说明
图1为实施例圆柱锂离子电池产气量检测装置切面图。
其中、1、底座；2、上空腔组件；3、圆柱锂离子电池；1-1、电池固定槽；1-2、电池定位销；1-3、电池绝缘垫；1-4、下密封垫；1-5、底座内螺纹；2-1、上空腔组件螺纹；2-2、上密封垫；2-3、钢针；2-4、上空腔组件密封垫；2-5、抽气PP管，2-6、密封油液柱PP管；2-7、管壁孔；2-8、胶塞；2-9、抽真空PP管开关；2-10、油液柱；2-11、油液柱PP管开关；2-12、刻度。
具体实施方式
本发明采用以下技术方案。
下面结合附图1介绍检测圆柱锂离子电池产气量装置及使用方法。
如图1所示，一种检测圆柱锂离子电池产气量的装置主要由圆形底座1和上空腔组件2构成。底座1与上空腔组件2壳体均为不锈钢材质。底座1上固定有用于放置圆柱钢壳电池的电池固定槽1-1、电池定位销1-2、电池绝缘垫1-3，底座1内侧粘结有下密封垫1-4。电池定位销1-2与电池固定槽1-1可以采用螺纹连接，用于固定圆柱锂离子电池3。底座1内壁上刻有螺旋，上空腔组件口2对应的位置外壁刻有与底座对应螺纹。
上空腔组件2的开口位置粘结有上密封垫2-2，用于保持与下密封垫1-4密封。上空腔组件2顶部设置有向下刺穿钢壳的钢针2-3，钢针位于上空腔组件2中心位置，穿过上空腔组件2的壳壁，可上下移动。上空腔组件2内顶部与钢针2-3通过粘连厚密封垫密封。密封垫可以上下移动，密封垫与钢针2-3为一体机构，不会漏气。
上空腔组件2侧壁安装有一个抽气PP管2-5和一个密封油液柱的PP管即密封油液柱PP管。抽气PP管2-5与真空管道相连接，管壁上有一个管壁孔2-7以及密封该孔的胶塞2-8。抽气PP管2-5与真空管道连接处设有抽真空PP管开关2-9。密封油液柱PP管的内部有一小段油液，一端为盲端，与上空腔组件2连接的一端设有油液柱PP管开关2-11和用于标定气体量的刻度2-12。
下面介绍如何对透明密封油液PP管进行标定刻度。检测圆柱锂离子电池产气量时，首先进行产气量刻度的标定。
第一步，取一只待测试锂离子电池同规格电池，电池头部朝下，底部朝上放入底座电池固定槽1-1。通过定位销将电池固定在底座的中心位置，将装置的底座1和上空腔组件2拧紧密。对上空腔组件2顶部钢钉向下缓慢施加压力，钢钉下移针尖刺穿圆柱锂离子电池中心底部壳体，然后对钢钉顶部施加向上的力，钢针上移至初始位置。圆柱锂离子电池底部中心被穿孔，电池内部空间与装置腔体空间相通。
第二步，将抽气PP管开关和油液柱柱PP管开关打开。对该装置进行抽气，直至该装置内部空间真空度达到-0.09Mpa，对此时油液进行标定，对应PP管位置刻度为0mL。
第三步，关闭抽气PP管的开关，通过抽气PP管壁孔胶塞向装置内部第1次注入1mL空气，油液柱外侧液面对应PP管位置标记刻度为1mL，第2次注入1mL空气，标记刻度为2mL，．．．．．第100次注入1mL空气，标记刻度为100mL。
第四步，将抽气PP管开关打开，抽真空至装置内部空间真空度-0.09Mpa，查看油液柱外表面是否处于0mL标定处，若处于0mL标定处则完成装置刻度的标定，否则进行重新标定。完成标定后，关闭抽真空PP管开关和油液柱PP管开关，打开抽气PP管的孔胶塞泄真空，拧开底座与上空腔组件，取出标定刻度用圆柱锂离子电池。
然后进行待测圆柱锂离子电池产气量的检测，其步骤如下。
第一步，将待测圆柱锂离子电池头部朝下，底部朝上放入已标定好的密封装置里面。通过定位销将圆柱锂离子电池固定在底座的中心位置，把该装置底座和上空腔组件按螺纹方向拧紧密封。
第二步，对上空腔组件顶部钢钉向下缓慢施加压力，钢钉下移针尖刺穿圆柱锂离子电池中心底部壳体，然后对钢钉顶部施加向上的力，钢针上移，回到原来位置。圆柱锂离子电池底部中心被穿孔，圆柱锂离子电池内部空间与装置腔体空间相通，电池内部气体排出，装置腔体内部压力增加，油液柱移动到相应位置，通过读取油液柱外表面对应刻度就可以确定圆柱锂离子电池内部产气量。
实施例
检测圆柱锂离子电池产气量装置主要由圆形的底座1和上空腔组件2构成，底座1与上空腔组件2的壳壁均为不锈钢材质，底座1上固定有电池固定槽1-1、电池定位销1-2、电池绝缘垫1-3、底座1粘结下密封垫1-4，底座内壁上有内螺纹，上空腔组件2开口部位外壁有对应的外螺纹路。上空腔组件2开口端粘结有与底座下密封垫1-4对应的上密封垫2-2。上空腔组件2顶部设置有钢针2-3，钢针2-3位于上空腔组件中心位置，穿过上空腔组件壳壁，可上下移动。上空腔组件内顶部与钢针2-3通过上空腔组件密封垫2-4密封。上空腔组件2侧壁安装有一个抽气PP管2-5和一个密封油液柱PP管2-6。抽气PP管与真空管道相连接。抽气PP管与真空管道连接处设有抽气PP管开关。密封油液柱PP管2-6内部注入油液柱2-10。密封油液柱PP管上设有油液柱PP管开关2-11和刻度2-12。
首先进行待测圆柱锂离子样品电池制作，待测圆柱锂离子样品电池分别为注入不同含水量电解液的18650-1600mAh-3.2V钢壳圆柱电池，配制电解液含水量分别为7.5ppm、28.3ppm、46.2ppm，别注入a组、b组、c组三组18650-1600mAh-3.2V电芯中。a组增加一只用作标定，其它每组三只电芯，制成成品样品电池测试。样品电池分别标记a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、c1、c2、c3。
然后进行产气量刻度的标定。
第一步，取标记a4的18650-1600mAh-3.2V样品电池标定，样品电池头部朝下，底部朝上放入底座的电池固定槽中，通过电池定位销将电池固定在底座的中心位置，将装置底座和上空腔组件按螺旋纹方向拧紧密封，对上空腔组件顶部钢钉向下缓慢施加压力。钢钉下移针尖刺穿电池样品中心底部钢壳，然后对钢钉顶部施加向上的力，钢针上移，回到原来位置。钢壳样品电池底部中心被穿孔，样品电池内部空间与装置腔体空间相通。
第二步，将抽气PP管的开关和油液柱PP管开关同时打开，对其进行抽真空，直至该装置内部空间真空度达到-0.09Mpa，标定油液柱外侧液面对应PP管位置刻度为0mL。
第三步，关闭抽气PP管的开关，通过抽气PP管的胶塞向装置内部第1次注入1mL空气，油液柱外侧液面对应PP管位置标记刻度为1mL，第2次注入1mL空气，标记刻度为2mL，．．．．．第100次注入1mL空气，标记刻度为100mL。
第四步，将抽气PP管打开，抽真空至装置内部空间真空度-0.09Mpa，油液柱外表面处于0mL标定处，完成装置刻度的标定。关闭抽气PP管的开关和油液柱PP管开关，打开胶塞泄真空，拧开底座与上空腔组件，取出标记a4的18650-1600mAh-3.2V样品电池。
最后对几组18650-1600mAh-3.2V样品电池分别进行产气量检测，第一步，将待测18650-1600mAh-3.2V样品电池头部朝下，底部朝上放入已标定的装置电池固定槽中，通过电池定位销将圆柱锂离子电池固定在底座的中心位置。把装置底座和上空腔组件按螺纹方向拧紧密封。
第二步，对上空腔组件顶部钢钉向下缓慢施加压力，钢钉下移针尖刺穿圆柱锂离子电池中心底部壳体，然后对钢钉顶部施加向上的力，钢针上移，回到原来位置，圆柱锂离子电池底部中心被穿孔，圆柱锂离子电池内部空间与装置腔体空间相通，电池内部气体排出，油液柱移动，记录油液柱外液面对应刻度值即为相应产气量。
几组18650-1600mAh-3.2V样品电池产气量见表1。
表1 18650-1600mAh-3.2V样品电池产气量