专利名称：一种锂离子电池内部产气的收集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池内部产气的收集
直O
背景技术：
锂离子电池具有高工作电压、高比能量、能量密度大、输出功率高、循环寿命长、无环境污染等优点，不仅在移动式通讯设备和便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高，是目前各大电池厂家发展的主要方向。众所周知，锂离子电池由正极、负极、电解液、隔膜等部分组成，在充放电过程中， 正、负极材料与电解液之间会发生化学反应，从而生成气体成分，气体的存在会导致锂离子电池的性能衰减，电池内阻增大，发生膨胀变形等问题，从而限制了锂离子电池在某些精密仪器上的应用。锂离子电池近年来在诸多应用领域显现出其优势，如能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、无污染、工作温度范围宽、自放电小等，但是随着使用范围的拓宽，对于其性能的要求也提高了很多，如大倍率放电、循环寿命延长、高安全性等，使锂电行业的专家们在新材料研究方面投入了大量精力，如钛酸锂负极等，这些材料目前应用中受限的主要原因之一为产气量大。对于新材料的应用评价也是各锂离子电池生产企业必须做的工作。新材料与原有体系材料间的相容性及最佳匹配问题必须经过大量实验来优化。而且，新材料或电池体系是否在使用中产气或鼓胀，涉及到该体系能否在方型及软包装和聚合物电池上的应用。在锂离子电池新产品新材料的开发研究中，对电池内部产气成分及产气量的分析评价，有助于推断电池内材料间的反应，从而为优化材料配比和体系结构提供有力依据。目前，还没有一种装置，其可以对三电极体系、极组、商业电池等待检测对象在充放电及其他测试过程中的产气进行实时收集，以方便检测，从而为研究材料或电池产气与电极电势、电压等参数间的关系，为评价新材料应用价值及材料间的匹配性提供依据，同时根据产气类型及相应的测试条件，为进一步分析电池产气的失效原因及改善对策提供有力数据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池内部产气的收集装置，其可以对三电极体系、极组、商业电池等待检测对象在充放电及其他测试过程中的产气进行实时收集，以方便检测，从而为研究材料或电池产气与电极电势、电压等参数间的关系，为评价新材料应用价值及材料间的匹配性提供依据，同时根据产气类型及相应的测试条件，为进一步分析电池产气的失效原因及改善对策提供有力数据，其操作简单方便，且检测效率高，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种锂离子电池内部产气的收集装置，包括有广口瓶1，所述广口瓶1内放置有待产气的检测对象，所述广口瓶1内部注入有电解液9 ；
所述广口瓶1顶部开口且设置有一个密封塞3。其中，所述广口瓶1上部具有开口设置有一个取样嘴2，所述广口瓶1放置于干燥间内。其中，所述取样嘴2内塞有硅胶塞。其中，所述取样嘴2顶部螺纹连接有一个盖子，所述盖子内壁设置有一圈硅胶垫。其中，所述取样嘴2中插入由一根气体管路，该气体管路与一台产气测试设备相连接。其中，所述产气测试设备为气相色谱仪或气相色谱-质谱联用仪。其中，所述密封塞3上贯穿插入有至少一根导线4，所述导线4插入到广口瓶1内部；
每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述钳夹5与待产气的检测对象相连接，所述导线4位于广口瓶1上方的一端与电池性能测试设备相连接。其中，所述待产气的检测对象为测试电极6、参比电极7和对电极8，所述密封塞3 上贯穿插入有三根导线4，每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹 5，所述三个钳夹5分别固定连接所述测试电极6、参比电极7和对电极8 ；
所述电解液9浸没所述测试电极6、参比电极7和对电极8。其中，所述待产气的检测对象为电池极组10，所述密封塞3上贯穿插入有两根导线4，每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述两个钳夹5分别固定连接所述电池极组10的正极11和负极12，所述正极11和负极12位于所述电池极组10的顶部；
所述电解液9的液面低于所述电池极组10的顶部的正极11和负极12。其中，所述待产气的检测对象为电池13，所述密封塞3上贯穿插入有两根导线4， 每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述两个钳夹5分别固定连接作为所述电池13的正极11和负极12，所述正极11和负极12位于所述电池13的顶部；
所述电池13的底部开有缺口 14，所述电解液9的液面高于所述电池13底部的缺口 14。由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池内部产气的收集装置，其可以对三电极体系、电池极组、商业电池等待检测对象在充放电及其他测试过程中的产气进行实时收集，以方便检测，从而为研究材料或电池产气与电极电势、电压等参数间的关系，为评价新材料应用价值及材料间的匹配性提供依据，同时根据产气类型及相应的测试条件，为进一步分析电池产气的失效原因及改善对策提供有力数据，其操作简单方便，且检测效率高，具有重大的生产实践意义。
图1为组成本发明提供的一种锂离子电池内部产气的收集装置中广口瓶的的结构示意图2为组成本发明提供的一种锂离子电池内部产气的收集装置中带导线密封塞的结构示意图3为本发明提供的一种锂离子电池内部产气的收集装置在待检测对象为三个电极时的结构示意图4为本发明提供的一种锂离子电池内部产气的收集装置在待检测对象为电池极组时的结构示意图5为本发明提供的一种锂离子电池内部产气的收集装置在待检测对象为一个电池时的结构示意图中，1为广口瓶，2为取样嘴，3为密封塞，4为导线，5为钳夹，6为测试电极，7为对电极，8为参比电极，9为电解液，10为电池极组，11为正极，12为负极，13为电池，14为缺口。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。参见图1、图2，本发明提供了一种锂离子电池内部产气的收集装置，用于对三电极体系、电池极组、商业电池等待检测对象在充放电及其他测试过程中的产气进行实时收集，包括有广口瓶1，所述广口瓶1内放置有待产气的检测对象，所述待产气的检测对象可以为三个电极、电池极组或者电池。在本发明中，所述广口瓶1为采用玻璃或聚四氟乙烯等材质制作的瓶子。在本发明中，所述广口瓶1上部具有开口设置有一个取样嘴2，所述取样嘴2内塞有硅胶塞，或者所述取样嘴2顶部螺纹连接有一个盖子，所述盖子内壁设置有一圈硅胶垫， 从而使得取样嘴2达到密封的效果，所述取样嘴2的内径优选为8mm。对于本发明，可以用一个注射器插入所述取样嘴2，抽取所述广口瓶1内的气体， 直接取样气体后，用气相色谱仪(GC)或气相色谱-质谱联用仪(GC-MS，简称气-质联用仪) 对取样气体进行测试；此外，也可以将一根气体管路插入取样嘴2，取样嘴2处用胶塞密封， 该气体管路另一端直接连到一台产气测试设备(例如为气相色谱仪GC或气相色谱-质谱联用仪GC-MS的六通阀进样系统)上，从而直接进样，实现实时进行抽取气体的测试。在本发明中，所述产气测试设备可以为气相色谱仪GC或气相色谱-质谱联用仪 GC-MS0所述气相色谱仪GC和气相色谱-质谱联用仪GC-MS这两种仪器均是用于定性和定量检测易挥发有机物(包括部分无机气体)。GC是通过在相同测试条件下测试的未知样与标准物质的保留时间对比得出定性结果；而GC-MS由于是与质谱联用，直接根据样品的质谱图信息与标准谱库信息对比得出定性结果，二者的定量分析相似，都是通过色谱峰面积计算得出的，定量方式有面积归一化法、外标法、内标法等。在本发明中，参加图2，所述广口瓶1顶部开口且设置有一个密封塞3，所述密封塞 3上贯穿插入有至少一根导线4，所述导线4插入到广口瓶1内部，具体为所述密封塞3上插入有两根或者三根导线4，所述导线与所述密封塞3之间为密封连接，所述导线4不会影响到广口瓶1的密封性。具体实现上，所述密封塞3为橡胶塞，当然也可以由其他密封材质的塞子代替。所述导线4外部覆盖有绝缘层，可以防止相邻导线相互之间发生短路。在本发明中，所述导线4位于广口瓶1上方的一端与一台电池性能测试设备相连接，每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述钳夹5例如为鳄鱼夹等，所述钳夹5为采用镍或铜材质制成的夹子，所述钳夹5与待产气的检测对象相连接，用于连接待产气的检测对象⑶口待测电池、电池极组等)的电极到导线4另一端的电池性能测试设备上。在本发明中，具体实现上，所述电池性能测试设备可以为多种型号的电化学工作站，以及美国ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站等电池性能的测试设备。在本发明中，具体实现上，所述广口瓶1内可以放置电池固定支架或托盘，用以固定待测电池，所述支架或托盘的材质需要与所用电解液不产生反应，所述支架或托盘的材质具体为聚四氟乙烯。参见图3至图5，具体实施例中，在对三电极体系、电池极组、电池等待产气的检测对象的产气进行收集时，所述广口瓶1放置在手套箱内或气体干燥间等干燥的空间内，以防止由于水分的引入而导致副反应的发生，所述广口瓶1内部注入有电解液9。实施例1。参见图3，具体实现上，操作工人在对由测试电极6 (如锰酸锂电极)、参比电极7 (如锂电极)和对电极8 (如钛酸锂电极)组成的三电极体系进行测试时，广口瓶1的容积可以较小，具体可以为选择50mL容积的广口瓶。为方便电极的取放，所述广口瓶1的直径为 40mm，所述取样嘴2的直径为8mm，所述密封塞3上贯穿插入有三根导线4，每根所述导线4 插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述三个钳夹5分别固定连接测试电极 6、参比电极7和对电极8。在具体进行上述三个电极的产气收集操作时，先在广口瓶1内盛入电解液9，所述电解液9浸没所述测试电极6、参比电极7和对电极8，所述钳夹5不与电解液9相接触，从而避免电解液腐蚀钳夹5以及其他一些不必要的副反应。需要说明的是，由于电解液9的作用，所述测试电极6、参比电极7和对电极8这三个电极与电解液9会发生化学反应，从而生成气体成分。操作工人事先不要盖好密封塞3，从广口瓶1顶部开口插入一根洁净干燥的特氟隆PTFE导管，用以通入惰性气体(如氦气)，所述导管插入到电解液9中接近广口瓶1的瓶底处，以置换广口瓶1内的空气。同时，操作工人将所述测试电极6、参比电极7、对电极8 固定在密封塞3中导线4 一端的钳夹5上，待广口瓶1内的空气完全置换后(即完全被惰性气体排出)，取出惰性气体导管，并快速将带电极的密封塞3插入广口瓶1顶部开口，拧紧密封塞3，使广口瓶1保持密封性。以上操作需在手套箱内或相应的气体干燥间内完成，以防止由于水分的引入而导致副反应的发生。以上广口瓶1内气体的置换过程也可以为在加入电解液9、三个电极固定连接钳夹5以及将密封塞3拧紧在广口瓶1顶部后，直接通过取样嘴2来对广口瓶1抽真空，再充入惰性气体的方式替代，重复几次抽真空和充惰性气体过程，使广口瓶1内的空气完全置换为惰性气体。最后，操作工人将相应电极的导线连接到相应的电池性能测试设备(如充放电设备)上，通过该测试设备，根据电压或电势变化，通过如上所述注射器或者气体管路随时取样广口瓶1内产生的气体送GC或GC-MS测试，以考察在充放电过程中，电极电位发生相应变化时三个电极体系内产生的气体种类及量的变化，从而可以评价体系的产气是在什么测试条件下产生的，为优化该体系设计提供依据。在本实施例中，所述待产气的检测对象为测试电极6、参比电极7和对电极8组成的三电极体系，此时所述电池性能测试设备可以为电化学工作站，具体可以为德国Zahner 公司的型号为IM6的电化学工作站，以进行循环伏安测试和线性扫描测试等，考察在一定电位范围内电极是否发生氧化还原反应，从而判定电极体系间的反应，有助于推测反应机理。具体操作上，电池测试也可以用电化学工作站进行扫描测试，为考察电池的充电放电性能、大倍率充放电性能及循环性能等测试则需要美国ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站等充放电设备，根据电流和电压限值情况分为不同型号，如 BT2000/-10V-20v/10A，设定所需测试流程后，可以对电池进行不同电流和电压的充放电测试和循环次数，在此过程中，电池体系内的溶剂和添加剂可能会和电极发生反应产生气体。对于本实施例，通过使用电化学工作站，对电极8和参比电极7选择锂片，在测试时对电极8和参比电极7电压不变，只有测试电极6的电压发生变化，电化学工作站以一定的扫描速率(如lmV/s)加到测试电极6上，在一定的电压范围内(如(T5V)内扫描测试电极 6，使得测试电极6的电压会增长或降低，当电压达到某物质的氧化还原电位时，则电流增大，呈现为一个峰，则说明此时发生了氧化或还原反应。需要说明的是，锂离子电池电解液中含添加剂和溶剂，溶剂多为碳酸酯类有机溶剂。电池首次充电时在石墨负极上，溶剂和添加剂会发生还原反应，产生一定的烷烯烃类、 一氧化碳、二氧化碳等气体，不同的溶剂和添加剂产生气体成分不同。另外，在电池的后续大电流充放电及循环测试过程中都会持续发生反应，或者在破坏性实验如高温存储和短路时，电池体系内仍会发生反应产生不同气体。在本实施例中，所述气相色谱仪GC或气相色谱-质谱联用仪GC-MS可以对广口瓶 1中所述待产气的检测对象产生的气体进行定性和定量分析，GC-MS的定性分析是通过将样品的质谱图信息与标准谱库信息对比，从而对样品进行定性；定量分析是根据面积归一化法、外标法等对量的变化进行分析的。如用电化学工作站对电池进行循环伏安测试时，开始扫描前，即进样到GC或GC-MS，分析结果作为参考值；当循环伏安曲线上出现氧化或还原峰时，则将样品瓶内气体进样到GC或GC-MS设备，就可以检测出该气体中含有的成分，与扫描前对比，即可考察该反应产生了什么气体及量的变化情况。在本实施例中，在所述待产气的检测对象为测试电极6、参比电极7和对电极8 组成的三电极体系时，GC或GC-MS可以评价得出工作电极(即测试电极6)的电压。具体为通过电化学工作站设定测试条件，如扫描范围0-5V，扫速为0. lmV/s ；在扫描过程中，电压是不断变化的，有反应时电流发生增大，可以判定发生反应，此时采集气体进样到GC或 GC-MS，即可说明在电流发生增大时的电压下发生了反应，产物是所测得的气体，根据产物及电极和电解液组分推断发生的反应及机理。通常用于考察材料间的相容性，达到电极与电解液的最优化设计。在本实施例中，为了对所述待产气的检测对象进行产气分析，主要使用气相色谱-质谱联用仪GC-MS进行测试。测试前，广口瓶1内充满惰性气体，无其他杂质成分，此时采集气体进样到GC或GC-MS，得到测试结果1 ；根据电化学工作站的实时显示，以及电流变化判定是否发生反应，有反应发生时即取样测试，得到测试结果2，通过对比两个结果，可以知道在该反应发生后，产生了什么成分，通过面积归一化可以得出每种成分的含量变化， 通过外标法可以进行定量计算。实施例2。对于锂离子电池生产厂家，为了研究实效电池内部的产气情况，可以对作为检测对象的电池极组10的产气情况进行实时气体采集测试。参见图4，在进行测试时，所述广口瓶1为容积为125mL的瓶子，所述取样嘴2的直径8mm。所述密封塞3上贯穿插入有两根导线4，每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述两个钳夹5分别固定连接所述电池极组10的正极11和负极12，所述正极11和负极12位于所述电池极组10的顶部。参见图4，在具体操作时，所述广口瓶1内盛入电解液9，所述电解液以能浸没大部分电池极组10为宜，所述电解液9的液面低于所述电池极组10的顶部的正极11和负极 12，以避免腐蚀钳夹5，或引起其他不必要的副反应。需要说明的是，由于电解液9的作用，所述电池极组10与电解液9会发生化学反应，从而生成气体成分。操作工人事先不要盖好密封塞3，从广口瓶1顶部开口插入一根洁净干燥的特氟隆PTFE导管，用以通入惰性气体(如氦气)，所述导管插入到电解液9中接近广口瓶1的瓶底处，以置换广口瓶1内的空气。同时，操作工人还将电池极组10的正极11和负极12分别接到钳夹5上，待广口瓶1内空气完全置换后(即完全被惰性气体排出)，取出惰性气体导管，并快速将接好电池极组10的密封塞3插入广口瓶1顶部开口，拧紧密封塞3，使广口瓶 1保持密封性。最后，操作工人将所述电池极组10的正极11和负极12引线分别连接到相应的电池性能测试设备上，通过该测试设备，根据电压变化，通过如上所述注射器或者气体管路随时取样广口瓶1内产生的气体送GC或GC-MS测试，以考察在充放电过程中，电池电压发生相应变化时体系内产生的气体种类及量的变化，从而可以评价考察极组的产气与测试条件之间的关系，为优化该体系设计或失效分析提供依据。在本实施例中，在所述待产气的检测对象为电池极组10时，所述电池性能测试设备可以为充放电设备，具体可以为美国ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站， 根据电流和电压限值情况分为不同型号，如BT2000/-10V 20v/10A，电流可以达到10A，电压范围为-1(T20V，通过设定所需测试流程，如恒流充电至电压4. 2V，再以恒压充电至电流降低至20mA，可以对电池进行不同电流和电压的充放电测试和循环次数。在本实施例中，所述电池性能测试设备(如ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站)通过设定测试流程，就可以对电池充电或放电，电池极组的电压和正负极电位会发生相应的变化充电时，正极电位升高，负极电位降低，电池电压增大，放电时相反。电池充电过程中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，电解液中溶剂和添加剂参与反应 充电时溶剂和添加剂会在负极发生还原反应，产生一定的烷烯烃类、一氧化碳、二氧化碳等气体，固体产物沉积在负极表面形成保护膜；部分添加剂会在正极发生氧化反应，也产生相应的气体，反应产物沉积在正极材料表面形成保护膜。在本实施例中，通过运用GC或GC-MS可以对产生的气体进行定性和定量分析。如用ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站对电池进行充放电等测试时，测试前取样用GC或GC-MS，分析结果作为参考值1 ；当充放电至考察电压U (如考察在电压U时体系内是否发生产气反应)时，将样品瓶内气体进样到GC或GC-MS设备，就可以检测出该气体中含有的成分，与参考值1对比，即可考察在电压U时电池体系内产生了什么气体及量的变化情况。在本实施例中，在所述待产气的检测对象为电池极组10时，GC或GC-MS可以评价得出电池极组的电压。具体为通过ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站设定测试条件，如充电过程恒流充电至4. 2V过程中，电压是不断变化的，可以分为几个电压阶段Ul，U2，U3考察反应情况，充电至电压Ul，U2，U3时采集气体进样到GC或GC-MS，得到产气分析结果Q1、Q2和Q3，与测试前的气体分析QO对比，即可说明在不同电压阶段分别产生了什么气体，同时可以定量分析。通常该分析可以说明电池材料发生反应时的电压情况， 得出产气最多的电压阶段，通过改变和优化充放电工艺，尽量减少气体的产生。以上广口瓶1内气体的置换过程也可以为在加入电解液9、电池极组10固定连接钳夹5以及将密封塞3拧紧在广口瓶1顶部后，直接通过取样嘴2来对广口瓶1抽真空， 再充入惰性气体的方式替代，重复几次抽真空和充惰性气体过程，使广口瓶1内的空气完全置换为惰性气体。另外，为了减少电解液9的使用量，也可以将电池极组10置于一个电池壳内，仅在电池壳内注液，然后将该放置在电池壳内的电池极组10放置于广口瓶1内，其他操作与上面操作相同。实施例3。为了研究商业电池内部的产气情况，可以对商业电池等电池进行加工后进行实时气体采集测试。参见图5，所述产气的待检测对象为电池13。参见图5，在进行测试时，所述广口瓶1为容积为125mL的瓶子，所述取样嘴2的直径8mm。所述密封塞3上贯穿插入有两根导线4，每根所述导线4插入到广口瓶1内的一端固定连接有一个钳夹5，所述两个钳夹5分别固定连接作为待检测对象的电池13的正极11 和负极12，所述正极11和负极12位于所述电池13的顶部。所述电池13的底部开有缺口 14，用于与电解液9相接触。需要说明的是，由于电解液9的作用，电池13缺口 14部分的材质与电解液9会发生化学反应，从而生成气体成分。参见图5，首先将电池13的正极11和负极12分别焊接上镍极耳，作为电极引线， 然后操作工人借助电池解剖工具，在电池底部位置用钢锉锉薄后，用尖嘴钳撕掉一块电池壳，从而在电池13的底部形成一个缺口 14。参见图5，在具体操作时，所述广口瓶1内盛入电解液9，所述电解液9的液面高于所述电池13底部的缺口 14即可。操作工人事先不要盖好密封塞3，从广口瓶1顶部开口插入一根洁净干燥的特氟隆PTFE导管，用以通入惰性气体(如氦气)，所述导管插入到电解液9中接近广口瓶1的瓶底处，以置换广口瓶1内的空气。待瓶内空气完全置换后，取出惰性气体导管，并快速将接好电池13的密封塞3插入广口瓶1顶部开口，拧紧密封塞3，使广口瓶1保持密封性。
然后，将电池13的正极11和负极12的引线分别连接到相应的电池性能测试设备 (如充放电设备)上，通过该测试设备，根据电压变化，通过如上所述注射器或者气体管路随时取样广口瓶1内产生的气体送GC或GC-MS测试，以考察在充放电或其他测试过程中，电池电压发生相应变化时体系内产生的气体种类及量的变化，从而可以评价考察该商业电池的产气与电压等测试条件的关系，为评价该电池性能及可使用范围提供依据。在本实施例中，在所述待产气的检测对象为电池13时，所述电池性能测试设备可以为充放电设备，具体可以为美国ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站，根据电流和电压限值情况分为不同型号，如BT2000/-10疒20v/10A，电流可以达到10A，电压范围为-1(T20V，通过设定所需测试流程，如恒流充电至电压4. 2V，再以恒压充电至电流降低至20mA，可以对电池进行不同电流和电压的充放电测试和循环次数。在本实施例中，通过运用GC或GC-MS可以对产生的气体进行定性和定量分析。在本实施例中，ARBIN仪器公司生产的BT2000多功能电池测试站结合高低温试验箱等对电池进行充放电等测试时，测试前取样用GC或GC-MS，分析结果作为参考值1 ；当充放电至考察电压U (如考察在电压U时体系内是否发生产气反应)时，将样品瓶内气体进样到GC或 GC-MS设备，就可以检测出该气体中含有的成分，与参考值1对比，即可考察在电压U时电池体系内产生了什么气体及量的变化情况。在本实施例中，在所述待产气的检测对象为电池极组10时，GC或GC-MS可以评价得出电池13的电压和电池充放电的环境温度等。具体为通过ARBIN仪器公司生产的 BT2000多功能电池测试站和高低温试验箱设定测试条件和环境温度等，如在高温或低温下进行不同倍率的充放电，电池在不同条件下充放电后可能会发生产气鼓胀，通过收集不同条件充放电后的电池气体，进样到GC或GC-MS，得到产气分析结果Q1、Q2和Q3，与测试前的气体分析QO对比，从而得出不同环境温度和倍率充放电情况下的产气种类及定量信息，从而评价电池的耐高低温性能及使用的温度极限。以上广口瓶1内气体的置换过程也可以为在加入电解液9、电池13固定连接钳夹5以及将密封塞3拧紧在广口瓶1顶部后，直接通过取样嘴2来对广口瓶1抽真空，再充入惰性气体的方式替代，重复几次抽真空和充惰性气体过程，使广口瓶1内的空气完全置换为惰性气体。由以上本发明提供的技术方案可见，本发明提供了一种锂离子电池内部产气的收集装置，其可以对三电极体系、极组、商业电池等待检测对象在充放电及其他测试过程中的产气进行实时收集，以方便检测，从而为研究材料或电池产气与电极电势、电压等参数间的关系，为评价新材料应用价值及材料间的匹配性提供依据，同时根据产气类型及相应的测试条件，为进一步分析电池产气的失效原因及改善对策提供有力数据，其操作简单方便，且检测效率高，具有重大的生产实践意义。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂离子电池内部产气的收集装置，其特征在于，包括有广口瓶(1)，所述广口瓶(I)内放置有待产气的检测对象，所述广口瓶(1)内部注入有电解液(9)； 所述广口瓶(1)顶部开口且设置有一个密封塞(3 )。
2.如权利要求1所述的收集装置，其特征在于，所述广口瓶(1)上部具有开口设置有一个取样嘴(2 )，所述广口瓶(1)放置于干燥间内。
3.如权利要求2所述的收集装置，其特征在于，所述取样嘴(2)内塞有硅胶塞。
4.如权利要求2所述的收集装置，其特征在于，所述取样嘴(2)顶部螺纹连接有一个盖子，所述盖子内壁设置有一圈硅胶垫。
5.如权利要求2所述的收集装置，其特征在于，所述取样嘴(2)中插入由一根气体管路，该气体管路与一台产气测试设备相连接。
6.如权利要求5所述的收集装置，其特征在于，所述产气测试设备为气相色谱仪或气相色谱-质谱联用仪。
7.如权利要求1至6中任一项所述的收集装置，其特征在于，所述密封塞(3)上贯穿插入有至少一根导线(4)，所述导线(4)插入到广口瓶(1)内部；每根所述导线(4)插入到广口瓶(1)内的一端固定连接有一个钳夹(5)，所述钳夹(5) 与待产气的检测对象相连接，所述导线(4)位于广口瓶(1)上方的一端与电池性能测试设备相连接。
8.如权利要求7所述的收集装置，其特征在于，所述待产气的检测对象为测试电极 (6)、参比电极(7)和对电极(8)，所述密封塞(3)上贯穿插入有三根导线(4)，每根所述导线 (4)插入到广口瓶(1)内的一端固定连接有一个钳夹(5)，所述三个钳夹(5)分别固定连接所述测试电极(6 )、参比电极(7 )和对电极(8 )；所述电解液(9)浸没所述测试电极(6)、参比电极(7)和对电极(8)。
9.如权利要求7所述的收集装置，其特征在于，所述待产气的检测对象为电池极组 (10)，所述密封塞(3)上贯穿插入有两根导线(4)，每根所述导线(4)插入到广口瓶(1)内的一端固定连接有一个钳夹(5)，所述两个钳夹(5)分别固定连接所述电池极组(10)的正极(II)和负极(12)，所述正极(11)和负极(12 )位于所述电池极组(9 )的顶部；所述电解液(9)的液面低于所述电池极组(10)的顶部的正极(11)和负极(12)。
10.如权利要求7所述的收集装置，其特征在于，所述待产气的检测对象为电池(13)， 所述密封塞(3 )上贯穿插入有两根导线(4)，每根所述导线(4)插入到广口瓶(1)内的一端固定连接有一个钳夹(5)，所述两个钳夹(5)分别固定连接作为所述电池(13)的正极(11) 和负极(12)，所述正极(11)和负极(12)位于所述电池(13)的顶部；所述电池(13)的底部开有缺口(14)，所述电解液(9)的液面高于所述电池(13)底部的缺口(14)。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池内部产气的收集装置，包括有广口瓶(1)，所述广口瓶(1)内放置有待产气的检测对象，所述广口瓶(1)内部注入有电解液(9)；所述广口瓶(1)顶部开口且设置有一个密封塞(3)。本发明公开的一种锂离子电池内部产气的收集装置，其可对三电极体系、极组、电池等待检测对象在充放电及其他测试过程中的产气进行实时收集，以方便检测。
文档编号G01N1/22GK102445364SQ20111029442
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者李慧芳, 李飞, 纪书文, 马佳鑫, 高俊奎, 黄家剑 申请人:天津力神电池股份有限公司