监测锂离子电池膨胀的方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及清洁能源领域，具体而言，涉及一种监测锂离子电池膨胀的方法。
【背景技术】
[0002]自锂离子电池实现商品化以来，锂离子电池因其质量轻、电压高、体积小、无记忆效应、比能量高、循环寿命长，环境友好等诸多优点，迅速在便携式移动电源、移动电话、笔记本电脑、照相机以及其他便携式电子产品领域不断的扩大推广应用。随着石化能源的耗竭，以及世界范围内的污染加剧，人们对清洁能源的呼声越来越高，从而使得锂离子电池迅速占领石化能源这一重要位置。
[0003]经过长期研宄发现，锂离子电池在使用过程中可能发生膨胀，而膨胀问题会对锂离子电池的安全问题造成较大的影响，并且也会影响电芯的循环寿命。
[0004]因此，如何监测与锂离子电池膨胀相关的参数，以对锂离子电池的膨胀过程进行研宄，是本领域技术人员急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本申请提供了一种监测锂离子电池膨胀的方法，能够监测与锂离子电池膨胀过程相关的参数。
[0006]根据本申请实施例所提供的一种监测锂离子电池膨胀的方法，包括下列步骤:
[0007]监测所述锂离子电池的电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及所述电芯壳体内部的气体受力变化；
[0008]分析所述电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及内部气体受力变化，得到因电极膨胀对所述电芯壳体的施力变化。
[0009]上述的方法中，
[0010]监测所述锂离子电池的所述电芯壳体因膨胀对外界的施力变化的步骤包括:监测所述电芯壳体的单位面积因膨胀对外界所施加的膨胀压强P1;
[0011]监测所述电芯壳体内部的气体受力变化的步骤包括:监测所述电芯壳体内部的气体压强P2;
[0012]分析所述电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及内部气体的受力变化，得到因电极膨胀对所述电芯壳体的施力变化的步骤包括:确定因电极膨胀施加于所述电芯壳体的膨胀压强P3SP1-P^
[0013]上述的方法中，所述电芯壳体至少具有一个可形变平面；监测所述电芯壳体的单位面积因膨胀对外界所施加的膨胀压强P1的步骤包括:
[0014]对所述电芯壳体上的可形变面的形变能力进行限制，使其仅具有一个可发生形变的可形变平面；
[0015]对所述电芯壳体的移动能力进行限制；
[0016]监测所述可形变平面膨胀形变所产生的压力F1;
[0017]获取所述可形变平面的表面积S1;
[0018]确定膨胀压强P1S F1Z^S1。
[0019]上述的方法中，所述电芯壳体的可形变面仅包括相对的两个可形变平面；
[0020]对所述电芯壳体的表面的移动及形变能力进行限制，使其仅具有一个可形变平面的步骤包括:
[0021]将所述电芯壳体的一个可形变平面与一块由刚性材料制成的阻挡物完全贴合，将所述电芯壳体的另一个可形变平面与另一块由刚性材料制成的阻挡物完全贴合；
[0022]限制其中一块所述阻挡物的移动能力；
[0023]监测未被限制移动能力的所述阻挡物受到的所述电芯壳体的推力，确定为匕。
[0024]上述的方法中，所述电芯壳体具有不可形变面；
[0025]监测所述电芯壳体内部的气体压强P2的步骤包括:从所述电芯壳体的不可形变面监测所述电芯壳体内部的气体压强P”
[0026]上述的方法中，监测所述电芯壳体内部的气体压强P2的步骤之后还包括:
[0027]提取所述电芯壳体内部的部分气体；
[0028]在与电芯壳体内部连通的状态下测量所述提取的气体的体积V2、温度1~2以及气体压强P4;
[0029]所产内部气体的体积V3SP4V2/(P2-P4)；
[0030]所产内部气体的物质的量112为P 2V3/RT2;
[0031]其中，R为理想气体常数。
[0032]上述的方法中，所述电芯壳体具有不可形变面；
[0033]所述提取电芯壳体内部的气体的步骤包括:从所述电芯壳体的不可形变面提取所述电芯壳体内部的气体。
[0034]上述的方法中，所述电芯壳体具有不可形变面，所述不可形变面上设有一采集处；
[0035]监测所述电芯壳体内部的气体压强P2的步骤以及所述提取电芯壳体内部的气体的步骤均在所述采集处进行。
[0036]上述的方法中，还包括:
[0037]分析所述提取的气体的成分。
[0038]上述的方法中，至少采用下列方法之一分析所述提取的气体的成分:
[0039]气相色谱法、质谱法、光谱分析法、核磁共振分析法、色质联用分析法。
[0040]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
[0041]本申请实施例所提供的监测锂离子电池膨胀的方法能够获得电芯壳体因膨胀对外界的施力变化、电芯壳体的内部的气体受力变化，并通过这两组数据准确表征锂离子电池使用过程中电极膨胀的程度。
[0042]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
【附图说明】
[0043]图1-3为本申请实施例所提供的监测锂离子电池膨胀的方法的流程图。
[0044]图4为本申请实施例所提供的监测锂离子电池膨胀的系统的整体结构示意图。
[0045]【附图说明】:10_电芯壳体；100、102_不可形变面；12_内压监测装置；14_外压监测装置；16-气体收集口 ； 18-单向控制阀；20_气体体积测量装置；22_三通管；24_内压测试连接管；26_移动与形变限制组件；260_可移动阻挡物；262a、262b-固定阻挡物；28_外压数据转换器；30_内压数据转换器。
[0046]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
【具体实施方式】
[0047]下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
[0048]本申请的实施例提供了一种监测锂离子电池膨胀的方法，如图1所示，包括下列步骤:
[0049]步骤10:监测所述锂离子电池的电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及所述电芯壳体内部的气体受力变化；
[0050]步骤20:分析所述电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及内部气体受力变化，得到因电极膨胀对所述电芯壳体的施力变化。
[0051]申请人分析，根据受力平衡原理，电芯壳体因膨胀对外界的施力变化与其所受到的内部膨胀压是相等的。同理，内部气体的受力变化实际上也与内部气体施加于电芯壳体的施力变化一致。申请人进一步分析，电芯壳体所受到的内部膨胀压来自内部气体以及电芯膨胀两方面，因此，三者之间便存在函数关系，通过电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及气体在电芯壳体的内部的气体受力变化便能够准确表征锂离子电池使用过程中电极膨胀的程度。该方法能够获得电芯壳体因膨胀对外界的施力变化、电芯壳体的内部的气体受力变化，从而监测到了与锂离子电池膨胀相关的参数，进而能够对锂离子电池的膨胀过程进行研宄。
[0052]其中，监测所述锂离子电池的电芯壳体因膨胀对外界的施力变化的步骤与监测所述电芯壳体内部的气体受力变化的步骤可按任意顺序进行，也可同时进行。