专利名称：一种气体取样方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体取样方法及装置，尤其涉及镍氢电池电池内部气体的取样方法及 其装置。
背景技术：
镍氢电池广泛应用于各种便携式家用电器、数码相机、移动通讯等领域，作为化学电源中重要的一种洁净能源。但镍氢电池内部产生的气体内压，影响电池的使用和贮存。 MH/Ni电池负极是由能可逆吸放氢的贮氢合金组成，正极是Ni (OH) 2电极，电池充电过程中 将发生如下反应正极Ni(OH) 2+0H- — Ni00H+H20+e_a40H- — 02+2H20+4e-b负极M+H20+e_— MHads+OH-cMHads — MHabsdMHads+H20 — H2+0H-e反应a为充电初期正极的发生的反应；b为正极过充时发生的反应，当充入电量接 近或超过电池容量时，则析出氧气；c为负极充电时首先发生的反应；反应d为次级反应完 成吸附氢向吸收氢转化，即贮氢反应；反应e是发生的析氢反应，随着充电的进行，当电极 表面生成的吸附氢原子浓度过高，来不及向体相扩散时，可能发生复合反应，形成氢分子， 在负极上产生氢气。由于正极产生的氧气与氢气的复合速度远小于气体的生成速度，造成 电池内压高、性能差。要想避免电池内气压高的问题，则必须掌握电池内部析出气体的组 成，而目前并没有行之有效的电池内气体取样方法及装置。目前的取样方法及装置，取样本 身比较困难，取样针的损耗很大，且难以取得均勻的气体样品。
发明内容
本发明为克服上述现有技术难以取得均勻的气体样品的缺陷，提供一种电池内气 体取样方法，其包括如下步骤A、对电池内气体的首次取样至气体采样器；B、对首次取样 得到的气体进行预混合；C、将预混合后的气体二次取样至检测装置。优选的，还包括在所述步骤A之前排除气体采样器内残留气体的步骤。再优选的，还包括在所述步骤A之前对待测电池的正极进行钻孔的步骤。进一步优选的，还包括在所述步骤A之前、对待测电池的正极进行钻孔的步骤之 后对电池进行充放电或高温存储的步骤。本发明为克服上述现有技术取样困难、设备损耗大及难以取得均勻的气体样品的 缺陷，提供一种电池内气体取样装置，其包括采样针和集气筒，所述集气筒包括设置在集气 筒筒体端部的采样口、一端插入设置在集气筒筒体内部的抽/排气推杆和开设在所述集气 筒筒壁上的二次取样口，所述二次取样口通过密封装置密封，所述采样针安装在所述采样 口上。
根据实施例，本发明还可采用以下优选的技术方案所述密封装置是橡胶密封垫。所述二次取样口安装有一段外螺纹管件，管件的管口用橡胶密封垫密封；还包括 具有与所述外螺纹管件的螺纹相匹配的固定螺母，所述固定螺母的顶部开有通孔。所述集气筒筒壁上还设有刻度。所述采样针的硬度大于电池内防爆球的硬度。本发明的取样方法的有益效果是通过预混合和二次取样，可以使所取气样中各组份混合均勻，更具代表性。气样前排除残留气体，可以避免干扰，提供测试的准确性。对待测电池的正极进行钻孔，可以方便取样工作的进行，并避免断针损耗。对电池进行充放电或高温存储后再取样，可以测试出电池在不同状态下的气体组 成及含量，从而全面把握电池内部气体产生的特点，更具知道意义。本发明的取样装置的有益效果是通过在集气筒上设置采样口和二次取样口，从而既解决了从电池内取样难、易断 针的问题，也使得进样时的气样更加具有代表性。使用橡胶密封垫，进样针可以直接的、轻松的刺穿并从集气筒内进样，从而可以使 二次取样工作简便、省时；同时橡胶密封垫还可多次重复使用，而不会漏气。使用顶部开有通孔的固定螺母，可避免集气筒内部压力大时冲出密封垫的问题。集气筒筒壁上还设置刻度，可以定量取样，满足特点的取样需要。使用硬度大于电池内防爆球的硬度的采样针，可以免去采样时断针引起的各种麻 烦，并降低设备损耗，节约成本。
图1是本发明一个优秀实施例的气体采样器的立体图的分解图；图2是安装好的气体采集器的立体图；图3是AA型镍氢电池气体分析的气相色谱图；图4是AAA型镍氢电池气体分析的气相色谱图。
具体实施例方式如图1，气体采样器包括采样针1和集气筒2，所述集气筒2包括设置在集气筒筒 体端部的采样口(图中未示出)、一端插入设置在集气筒筒体内部的抽/排气推杆3和开设 在所述集气筒筒壁上的二次取样口 4，所述二次取样口 4通过密封装置密封(本实施例采用 橡胶密封垫，当然也可采用其他具有良好弹性的类似材料)，所述采样针1安装在所述采样 口上，采样针1的硬度大于相应电池中防爆球的硬度。由于镍氢电池的正极孔小，难对准， 易扎偏，且防爆球硬度较大，采用细小、硬度不大的进样针直接 扎入正极孔向电池内取样分 析进样针易变行或断针。设有刻度的集气筒2用于收集气体及进行气体预混合，使气样均 勻，测试结果准确、有代表性，刻度的读数为产气量。集气筒内带有抽/排气推杆3，推杆3 用于取样前排除集气筒2内的空气等残留气体并抽取气样，同时集气筒2与采样口及二次 取样口 4相互连通，采样口接上直径与采样口内径尺寸相同的取样针1，并保证取样针1与取样口之间的接口密封，不漏气。取样针1用于插入电池内采集气体，而二次取样口 4通过 安装一段部分露在外面的外螺纹管件，外螺纹管件与二次取样口 4之间密封，在外螺纹管 件的口部装上密封取样垫5，确保不漏气，并采用紧固螺母6固定(紧固螺母6具有与所述 外螺纹管件的外螺纹相匹配的内螺纹)，安装后如图2所示，当然，所述的外螺纹管件也可 以是普通管件，焊接在所述集气筒2筒壁上，与集气筒2的内部相通；所述的紧固螺母6也 可以是一个盖帽，所述普通管件与盖帽之间通过卡接等方式连接。二次取样口 4主要方便 进样针取出待测气体并进行气相色谱仪的进样，以便分析。若采用气体采集器取样后直接 进样至气相色谱仪测试，则会出现由于气体成分浓度太大，超出检测范围，或所取的气样没 有代表性而造成结果不准等缺点。气体组成的分析主要采用气相色谱分析法，其分析原理为气相色谱的流动相为 惰性气体，气_固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的 混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在 色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检 测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱，即各组分在色谱柱 中的保留时间不同。如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记 录下来，根据各组分保留值及色谱峰面积等进行定性定量分析。而所取得的气样是否具有 代表性是气相色谱分析法结果是否具参考价值的主要条件，本发明通过以下一个有效的电 池内气体取样方法的具体实施例进行详细的介绍。本实施例包括如下步骤首先，对待测电池的正极进行钻孔，用钻床将电池正极帽钢外壳钻破，孔径约 1. 0 2. 5mm左右，并控制力度，以防防爆球被钻破。其次，将钻孔后的电池在二次电池性 能检测装置上进行相应充放电或高温储存，具体时间可根据测试要求而定。然后，通过抽/ 排气推杆排除气体采样器内的残留气体。接下来，用气体采样器从正极钻孔处插入电池内 部、扎破防爆球采集气体至集气筒筒体内，因集气筒筒体远大于所抽取气样的体积，所以在 抽取气样的过程中会形成对流，对气样进行良好的混合，使得所抽取的气样中各组份混合 均勻；在此情况下，再用进样针在气体采样器的二次取样口通过其密封垫准确取出所需体 积的待测气体，由气相色谱仪顶空进样口进样，进行气体成分及含量分析，即可获得准确的 分析结果。如图3、4所示分别是采用本发明的取样方法获得气样，然后通过气相色谱仪进行 分析所得的气相色谱图。其中，气相色谱仪参数色谱柱以5A分子筛为填充柱，柱长3 6m，柱温30 70°C，汽化室温度50 100°C，检测器温度50 100°C，采用热导检测器，桥流 为70 110mA，以氩气为载气，载气流速为10 30ml/min。图3中的镍氢电池是AA型，在 二次电池性能检测装置上采用0. 5C5A电流充电150min，充电结束后立即用自制气体采样 器采集气体，根据标准谱图的校正因子，计算出各种气体组分的含量，结果为氏95. 70%, 02 1. 20%,N2 3. 10%。图4中的镍氢电池是AAA型，在二次电池性能检测装置上采用1C5A 电流充电75min，充电结束后立即用自制气体采样器采集气体，根据标准谱图的校正因子， 计算出各种气体组分的含量，结果为压94. 99%, 02 3. 43%, N2 1.58%0以上内容是结合具体实施实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发 明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护 范围。
权利要求
一种电池内气体取样方法，其特征在于包括如下步骤A、对电池内气体的首次取样至气体采样器；B、对首次取样得到的气体进行预混合；C、将预混合后的气体二次取样至检测装置。
2.如权利要求1所述的电池内气体取样方法，其特征在于还包括在所述步骤A之前 排除气体采样器内残留气体的步骤。
3.如权利要求1所述的电池内气体取样方法，其特征在于还包括在所述步骤A之前 对待测电池的正极进行钻孔的步骤。
4.如权利要求1或3所述的电池内气体取样方法，其特征在于还包括在所述步骤A之 前、对待测电池的正极进行钻孔的步骤之后对待测电池进行充放电或高温存储的步骤。
5.一种气体采样器，其特征是包括采样针和集气筒，所述集气筒包括设置在集气筒 筒体一端部的采样口、一端插入设置在集气筒筒体内部的抽/排气推杆和开设在所述集气 筒筒壁上的二次取样口，所述二次取样口通过密封装置密封，所述采样针安装在所述采样 口上。
6.如权利要求5所述的气体采样器，其特征是所述密封装置是橡胶密封垫。
7.如权利要求6所述的气体采样器，其特征是所述二次取样口安装有一段外螺纹管 件，所述橡胶密封垫塞在所述外螺纹管件的口部；还包括设有与所述外螺纹管件的螺纹相 匹配的内螺纹的固定螺母，所述固定螺母的顶部开有通孔。
8.如权利要求5-7中任一所述的气体采样器，其特征是所述集气筒筒壁上还设有刻度。
9.如权利要求8所述的气体采样器，其特征是所述采样针的硬度大于电池内防爆球 的硬度。
全文摘要
本发明涉及一种电池内气体取样方法，其包括如下步骤A、对电池内气体的首次取样至气体采样器；B、对首次取样得到的气体进行预混合；C、将预混合后的气体二次取样至检测装置。本发明还涉及一种气体采样器，其包括采样针和集气筒，所述集气筒包括设置在集气筒筒体一端部的采样口、一端插入设置在集气筒筒体内部的抽/排气推杆和开设在所述集气筒筒壁上的二次取样口，所述二次取样口通过密封装置密封，所述采样针安装在所述采样口上。采用本发明的气体取样方法及装置，能够克服现有技术取样困难、设备损耗大及难以取得均匀的气体样品的缺陷。
文档编号G01N1/38GK101846597SQ201010187240
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者孔令坤, 李文良, 段芳, 魏小华 申请人:深圳市豪鹏科技有限公司