监测锂离子电池膨胀的系统的制作方法_2

文档序号:8865402阅读:来源:国知局
内部的气体压强匕所反映。根据受力平衡原理,电芯壳体10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该气体施加于电芯壳体10的施力变化一致。而根据分析,电芯壳体10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,这样,便可将膨胀压强P1以及气体压强P2根据式(2)计算得到因电极膨胀对电芯壳体的施力变化,也就是因电极膨胀施加于电芯壳体的膨胀压强P3。
[0044]P3= P「P2 (2)
[0045]电芯壳体10—般会存在很多个外表面,由于表面积较小,或者设置了加固结构等,有些面在内部施力条件下基本不会产生形变,本申请中将这种面称为不可形变面100。而电芯壳体10上还存在表面积较大,自身容易发生形变的面,本申请中将这种面称为可形变面。其中,可形变面的形状可以为弧状或平面状,本申请中将平面状的可形变面称为可形变平面102。
[0046]当电芯壳体10包括多个可形变面,且多个可形变面中至少有一个为可形变平面102时,便可通过限制大部分可形变面的形变能力,能够使电芯壳体10内部的压力全部集中在余下的一个可形变平面102上进行释放,因此监测该可形变平面膨胀形变所产生的压力便可获得电芯壳体10的内部所施加在电芯壳体10上的全部压力。之后再结合该可形变平面102的面积,便可通过力学公式F = PS来得到其压强值。采用这种方式进行监测时,外压监测装置14可以直接选择能够对外力进行测量的测力装置。相关技术中,测力装置已经非常成熟,而且比起利用超声波、光学等原理可直接监测压强的装置,测力装置的成本也更低。
[0047]在监测过程中,由于现有的测力装置一般都会在监测的同时对其所监测的面施加一个反作用力,因此在监测某一个可形变平面102时,如果不对电芯壳体10的移动能力进行限制,则随着膨胀过程的进行,电芯壳体10很可能会通过向测力装置所在侧相反的方向移动的方式卸载掉测力装置所施加的反作用力。这样,虽然电芯壳体10在持续膨胀,但测力装置所获得的监测数据却不会产生很大变化,因此也就不会得到准确的监测结果。所以,在进行上述步骤时,还需要对电芯壳体的移动能力进行限制,使其无法通过移动的方式卸载掉测力装置所施加的力。
[0048]因此,为了能够使电芯壳体10内部的压力全部集中在余下的一个可形变平面102上进行释放,并通过测力装置对力的大小进行监测,如图2所示,本申请的实施例二在实施例一的基础上提供了一套移动与形变限制组件26来限制电芯壳体10的移动以及其它可形变面的形变,移动与形变限制组件26将电芯壳体10的位置固定;
[0049]外压监测装置14监测一个可形变平面102 ;且电芯壳体10的多个可形变面中,除被监测的可形变平面102之外,均与移动与形变限制组件26贴合,并被移动与形变限制组件26限制其形变能力。
[0050]移动与形变限制组件26可以有多种结构实现,例如,由刚性材料薄板焊接一个与电芯壳体10的尺寸相配合且一侧开口的箱体,将电芯壳体10放置在箱体内,使电芯壳体10的一个可形变平面102由箱体的开口露出,之后再将该箱体固定,便可实现限制电芯壳体10移动以及其它可形变面的形变的功能。
[0051]目前,很多锂离子电池,例如手机电池,其电芯壳体均制作成片状,其三对相对的面中有两对为不可形变面100,剩下的一对面积最大的面为可形变平面102。针对这种结构特性,如图3所示,本申请的实施例三提供了一种结构较为简单的移动与形变限制组件26。其包括一块可移动阻挡物260以及至少一块固定阻挡物;电芯壳体10处于一块固定阻挡物以及可移动阻挡物260之间,且其两个可形变平面102中的一个与可移动阻挡物260完全贴合,两个可形变平面102中的另一个与固定阻挡物完全贴合;
[0052]固定阻挡物以及可移动阻挡物260均为刚性材料制成,且固定阻挡物的位置始终保持固定不变;
[0053]外压监测装置14设置在可移动阻挡物260远离电芯壳体10的一侧,并监测可移动阻挡物260受到的与其贴合的可形变平面102的推力。
[0054]采用刚性材料制作固定阻挡物能够保证它们的形状保持固定,配合其保持固定的位置便能够使与该固定阻挡物贴合的可形变平面102保持形状与位置的固定。
[0055]而可移动阻挡物260也采用刚性材料,使其能够不发生形变,始终与外压监测装置14很好的配合,从而使外压监测装置14获得更准确的数据。
[0056]这里,由于要保证被监测面的所有膨胀力均能够被外压监测装置14所捕获,因此被监测面要与可移动阻挡物260完全贴合,使其所有的膨胀形变均能够作用于可移动阻挡物260上。
[0057]用于测量外力的装置有很多种,其中称重型压力传感器属于较为简单的一种,成本也较为低廉。由于其自身结构的限制,其在进行测力的过程中要保持一侧固定不动,另一侧随着外力的增大而逐渐向被固定的一侧压缩,从而得到测量结果。
[0058]因此,若要采用这种传感器作为外压监测装置14,便需要将其一侧固定。如图4所示,本申请的实施例四提供一种较为简单的方式。设置两块固定阻挡物262a与262b ;且固定阻挡物262a与固定阻挡物262b相对设置;可移动阻挡物260位于固定阻挡物262a与固定阻挡物262b之间;
[0059]外压监测装置14位于固定阻挡物262a以及移动阻挡物260之间;
[0060]电芯壳体10位于固定阻挡物262b以及移动阻挡物260之间;
[0061]固定阻挡物262a与固定阻挡物262b固定连接。
[0062]这样,便可通过两块固定阻挡物262构成一个夹具,将外压监测装置14、可移动阻挡物260以及电芯壳体10夹在其中。因此其既能满足重型压力传感器的一侧固定,同时又能将电芯壳体10背离被监测面的一侧固定。
[0063]可移动阻挡物260以及固定阻挡物262优选设置为薄板状,减小自重,并且节约空间。
[0064]在电池膨胀的过程中,不同的气体由于其所具有的理化性质的差异,因此其对电池膨胀过程所造成的影响也各不相同。在这种变化下,获知电芯内部气体的成分能够有助于研宄人员更为细致的研宄锂离子电池的膨胀过程。为了能够获取电芯壳体内部的气体,本申请的实施例五在实施例四的基础上还设置了一个气体收集口 16 ;电芯壳体10的内部与气体收集口 16连通。这样,便可通过气体收集口 16采集电芯壳体10内部的气体,并采用诸如气相色谱仪、质谱仪、光谱分析仪、核磁共振仪、色质联用分析仪等分析手段对其成分进行分析。这些分析仪器可以直接与气体收集口 16连接,也可以通过气体收集装置将收集到的气体转移至分析装置。
[0065]由于空气中含有氧气、杂质等可能造成锂离子电池失效或损坏的物质,导致监测过程终止,因此需要在气体收集口 16连通一个单向控制阀18,单向控制阀18能够在其处于开启状态时单向阻止外部气体经气体收集口 16进入到电芯壳体10的内部。单向控制阀18可以为一个阀门,也可以由一个截止阀和一个单向阀配合组成。
[0066]在研宄锂离子电池的膨胀过程时,所产生的气体量也是一个很重要的参数,通过对其进行监测,可以推导与该参数有关的数据,并有可能通过其研宄锂离子电池内部成分组成对电池的膨胀过程所产生
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