电芯产气检测装置及检测方法与流程

本申请涉及储能器件生产技术领域，尤其涉及一种电芯产气检测装置及检测方法。

背景技术：

锂离子电池由于能量密度高，环境友好等优点被广泛应用于移动电话，笔记本电脑等电子装置。近年来，为了应对环境问题，汽油价格问题，以及能量存储问题，锂离子电池的应用已经快速扩展到油电混动车辆以及能量存储系统等。同时给锂离子电池提出了更高的要求，尤其是寿命要求(8年或10年)和功率要求。锂离子电池正极材料，尤其是钴酸锂、三元镍钴锰正极材料，容易在循环或者存储过程中产气，导致硬壳电芯的电流切断单元或防爆阀提前翻转，严重影响了锂离子电池的使用寿命。为了降低锂离子电池在循环或者存储过程中的产气，需要对锂离子电池的产气机理进行深入的研究。

现有技术中，有效的方法为非原位气相色谱质谱方法，先在电芯的注液孔处取气，然后进行分析，推测出产气的根源，再根据产气的根源提出相应的抑制措施，从而解决锂离子电池的产气问题。

然而，非原位气相色谱质谱方法是在电芯产气后直接收集气体，然后再进行分析，具有分析延后的性质，由于产气的复杂性，分析出来的结果可能不能反映此时电芯实际的产气情况，这就急需原位气相色谱质谱方法对锂离子电池的产气进行研究，以解决锂离子电池的产气问题，保证电芯十年的使用寿命。

技术实现要素：

本申请提供了一种电芯产气检测装置及检测方法，能够解决上述问题。

本申请的第一方面提供了一种电芯产气检测装置，包括载气瓶、真空机构、测试设备、第一管路以及第二管路，

所述第一管路的两端分别与所述载气瓶、所述测试设备连通，所述第一管路设有第一连通位；

所述第二管路的一端用于与所述电芯的第一注液孔连通，另一端在所述第一连通位处与所述第一管路连通；

所述真空机构用于给所述第一管路以及所述第二管路抽真空。

优选地，还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述第二管路与所述第一管路通路中的压力。

优选地，所述压力传感器和/或所述真空机构与所述测试设备并列连通于所述第一管路。

优选地，还包括开关阀，所述载气瓶与所述第一连通位之间、所述第二管路上、所述第一管路与所述真空机构之间、所述第一管路与所述测试设备之间中至少一个位置设有所述开关阀。

优选地，所述第二管路与所述第一连通位分别设有多个，各所述第二管路的一端分别用于与不同电芯的第一注液孔连通，另一端分别在一个所述第一连通位处与所述第一管路连通。

优选地，还包括烘箱，所述烘箱用于给至少一个所述电芯加热。

优选地，所述第一管路设有第二连通位；还包括第三管路，所述第三管路的一端用于与所述电芯的第二注液孔连通，另一端在所述第二连通位处与所述第一管路连通。

优选地，还包括开关阀，所述第一连通位与所述第二连通位之间设有所述开关阀。

优选地，所述载气瓶内的载入气为惰性气体。

本申请的第二方面还提供一种电芯产气检测方法，包括：

步骤S1：对第一管路、第二管路抽真空；

步骤S2：对电芯进行充放电，调整所述电芯至产气检测状态，使所述电芯的产气充满所述第二管路、所述第一管路；

步骤S3：打开所述载气瓶，通过所述载气瓶的载入气使所述产气进入所述测试设备。

优选地，所述载气瓶与第一连通位之间、所述第二管路上、所述第一管路与真空机构之间、所述第一管路与所述测试设备之间均设有开关阀，分别为第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀和所述第四开关阀之间形成缓冲区；

所述步骤S1包括：

步骤S11：关闭所述第一开关阀、所述第二开关阀、和所述第四开关阀，打开所述第三开关阀；

步骤S12：对所述缓冲区抽真空；

步骤S13：关闭所述第三开关阀，打开所述第一开关阀，打开载气瓶，使所述缓冲区充满所述载入气；

步骤S14：关闭所述载气瓶与所述第一开关阀，打开所述第三开关阀，对所述缓冲区抽真空；

步骤S15：重复所述步骤S13、所述步骤S14直至所述缓冲区的实际真空度值为标准真空度值，关闭所述载气瓶、所述第一开关阀以及所述第三开关阀。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的电芯产气检测装置，通过载气瓶、第一管路、第二管路、真空机构以及测试设备的相互连通，先将第一管路、第二管路抽真空，然后使电芯产气充满第一管路、第二管路，通过载气瓶的载入气体能够将产气送入测试设备，且整个取气过程中，外界杂质干扰小，能够准确检测产气的成分，进而提高产气分析结果与实时的真实度，以对锂离子电池的产气进行研究，解决锂离子电池的实际产气问题，保证电芯十年的使用寿命。

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

图1为本申请所提供的电芯产气检测装置一种具体实施例的结构示意图；

图2为本申请所提供的电芯产气检测装置另一种具体实施例的结构示意图；

图3为本申请所提供的电芯产气检测装置又一种具体实施例的结构示意图；

图4为本申请所提供的电芯产气检测装置用于检测的电芯的一种具体实施例的结构示意图。

附图标记：

10-载气瓶；

20-第一管路；

201-第一子管；

202-第二子管；

203-第三子管；

21-第一三通管；

22-四通管；

23-第二三通管；

30-第二管路；

301-第四子管；

302-第五子管；

303-第六子管；

304-第一焊接头；

31-连接管路；

32-第三管路；

321-第七子管；

322-第八子管；

323-第九子管；

324-第二焊接头；

40-真空机构；

41-压力传感器；

50-测试设备；

501-红外光谱分析仪；

502-气相色谱质谱仪器；

60-硬壳电芯；

61-充放电仪器；

62-软包电芯；

71-第一开关阀；

72-第二开关阀；

73-第三开关阀；

74-第四开关阀；

75-第五开关阀；

76-第六开关阀；

80-烘箱。

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

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。

本申请实施例提供了一种电芯产气检测装置，用于检测电芯的产气成分，待检测的电芯可以为如图1-3所示的硬壳电芯60，也可以为如图4所示的软包电芯62，在检测软包电芯时，只需将软包电芯62放置于硬壳电芯60的空壳体内，其中，软包电芯62的正、负极分别与空壳体的正、负极柱电连接。

第一实施例，如图1所示，电芯产气检测装置包括载气瓶10、真空机构40、测试设备50、第一管路20以及第二管路30，第一管路20的两端分别与载气瓶10、测试设备50连通，第一管路20设有第一连通位；第二管路30的一端与电芯的第一注液孔连通，通常通过第一焊接头304与第一注液孔实现连通，另一端在第一连通位处与第一管路20连通；真空机构40用于给第一管路20以及第二管路30抽真空。

通常，在第一连通位处，第一管路20与第二管路30通过第一三通管21相互连通，以增加管路连接的方便性。

真空机构40可以为真空泵或者分子泵等设备。

载气瓶10内充有惰性气体，如氦气，以防止与产气发生反应。

测试设备50包括红外光谱分析仪501以及气相色谱质谱仪器502，红外光谱分析仪501的一端通过连接管路31与第一管路20连通，另一端通过连接管路31与气相色谱质谱仪器502连接，以准确测试产气的成分。

为了试验的顺利进行，还包括充放电仪器61，充放电仪器61连接于电芯。

上述实施例，载气瓶10、第一管路20、第二管路30、真空机构40以及测试设备50的相互连通，具体操作如下：

步骤S1：使用真空机构40将第一管路20、第二管路30抽真空；

步骤S2：使用充放电仪器61对电芯进行充放电，使电芯的产气充满第一管路20、第二管路30；

步骤S3：打开载气瓶10，通过载气瓶10的载入气使产气进入测试设备50。

这种方式采用原位检测的方法，整个取气过程中，外界杂质干扰小，能够准确检测产气的成分，进而提高产气分析结果与实时的真实度，以对锂离子电池的产气进行研究，解决锂离子电池的实际产气问题，保证电芯十年的使用寿命。

为了更好地保证产气检测的准确性，第一管路20、第二管路30中的气体必须达到一定的压力才能够充分进入测试设备50，因此，电芯产气检测装置还包括压力传感器41，压力传感器41用于检测第二管路30与第一管路20通路中的压力。

为了方便连接，以及检测的准确性，压力传感器41、真空机构40与测试设备50并列连通于第一管路20。通常，第一管路20、压力传感器41、真空机构40与测试设备50四者通过四通管22相互连通，四通管22所在的位置为第三连通位。当然，也可以仅压力传感器41或者真空机构40与测试设备50并列连通于第一管路20，压力传感器41还可以设置于第一管路第一三通管21或者四通管22的位置处。

一般地，电芯产气检测装置还包括开关阀，如图1中的第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74。载气瓶10与第一连通位之间、第二管路30上、第一管路20与真空机构40之间、第一管路20与测试设备50之间均设有开关阀，分别为第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74，即第一开关阀71位于载气瓶10与第一三通管21之间，第二开关阀72位于第一三通管21与第一焊接头304之间，第三开关阀73位于真空机构40与四通管22之间，第四开关阀74位于四通管22与测试设备50之间。具体地，通过第一开关阀71和第一三通管21将第一管路20分为第一子管201、第二子管202、第三子管203；通过第二开关阀72以及第一焊接头304将第二管路30分为第四子管301、第五子管302、第六子管303。此时，第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73和第四开关阀74之间的第一管路20、第二管路30形成缓冲区，即第二子管202、第三子管203、第四子管301、连接真空机构40的连接管路31上位于第三开关阀73与四通管22之间的一段、连接压力传感器41的连接管路31、以及连接测试设备50的连接管路31上位于四通管22与第四开关阀74之间的一段形成缓冲区，上述步骤S1具体为：

步骤S11：关闭第一开关阀71、第二开关阀72、和第四开关阀74，打开第三开关阀73；

步骤S12：对缓冲区抽真空；

步骤S13：关闭第三开关阀73、第二开关阀72、第四开关阀74，打开第一开关阀71，打开载气瓶10，使缓冲区充满载入气；

步骤S14：关闭载气瓶10与第一开关阀71，此时，第二开关阀72、第四开关阀74仍处于关闭状态，打开第三开关阀73，对缓冲区再次抽真空；

步骤S15：重复步骤S13、步骤S14直至缓冲区的实际真空度值为标准真空度值，关闭载气瓶10、第一开关阀71以及第三开关阀73，进入步骤S2。

其中，在同时设有第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74时，也可以先进行步骤S2，此时需要先将第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74均关闭，然后再进行步骤S2。

当然，载气瓶10与第一连通位之间、第二管路30上、第一管路20与真空机构40之间、第一管路20与测试设备50之间中可以仅其中一者、两者或者三者设有开关阀。

上述实施例中的第二管路30仅设有一条。

第二实施例，第一实施例中的第二管路30设有多条，第一连通位也设有多个，如图3所示，各第二管路30的一端分别与不同电芯的第一注液孔连通，另一端分别在一个第一连通位处与第一管路20连通，这种多条第二管路30的结构，可以实现多个电芯、不同充放电状态下同时进行原位气体的成分分析。在各条第二管路30设有第二开关阀72时，当仅需要分析某一个电芯的产气时，其它电芯的第二开关阀72关闭，整个装置可以退化为第一实施例。

电芯产气检测装置还包括烘箱80，尤其是在第二管路30设有多条时，至少一个电芯位于烘箱80内，即可以一个或者多个位于烘箱80内，以给该电芯加热。通过增加烘箱80，能够对不同温度的电芯的产气情况进行检测，方便对电芯的研究。

第三实施例，为了对电芯的产气进行持续检测，电芯产气检测装置还包括第三管路32，如图2所示，在第一实施例的基础上，第一管路20设有第二连通位；第三管路32的一端与电芯的第二注液孔连通，具体地，第三管路32通过第二焊接头324与第二注液孔连通，另一端在第二连通位处与第一管路20连通，通常，在第二连通位处设有第二三通管23，第三管路32与第一管路20连通。

第三管路32上也可以设置开关阀，即第六开关阀76，以方便操作。此时，第六开关阀76、第二焊接头324将第三管路32分为第七子管321、第八子管322、第九子管323，此时的缓冲区则还包括第七子管321，在抽真空时，第六开关阀76也关闭；在产气充满缓冲区时，第六开关阀76打开。

进一步地，第一连通位与所述第二连通位之间设有开关阀，即图2中的第五开关阀75，此时，持续关闭第六开关阀76，同时打开第五开关阀75，则还原为第一实施例。在抽真空结束后，打开第六开关阀76，关闭第五开关阀75，同时打开第一开关阀71、载气瓶10，此时载入气推动产气自电芯内部经第二焊接头324、第八子管322、第七子管321、第三子管203流入测试设备50，能够实现对电芯产气的持续检测。通过增加第五开关阀75，能够同时实现两种方式的产气检测，进而方便测试。

其中，在第二实施例中，也可以包括第三实施例的第三管路32，即可以同时设置多组第二管路30与第三管路32。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。