本发明属于电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种电芯产气测试系统。
背景技术
锂离子电池在制作和使用的过程中会出现产气现象。不同原因所导致的电芯产气的机理不同，其产气组分以及各组分之间的占比各不相同，而且对于同一种原因所导致的电芯产气，其产气组分和占比也会因材料、电解液配方和使用环境而异。以化成产气为例，碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯在化成过程中产生的气体不同。此外，在电芯存储过程中，随着电芯充电状态(soc)的变化，产气组分出现差异。因此，对电芯产气的气体组分及各组分的占比进行研究，可以深入分析电芯产气机理，为优化材料和电解液配方设计、电芯制作流程、电芯使用条件等提供理论支持，进而改善电芯产气、提高电芯使用寿命。
目前，现有技术采用气相色谱仪(gc)分析产气，即采用gc取气针从已经胀气的电芯内部抽取一定量的气体，再将这部分气体注入gc进行测试，以确定产气的组分和配比。
但是，现有技术存在以下问题：1)在取气和进样的过程容易受到空气的干扰，导致测试结果偏离实际值；2)当电芯产气过少时，gc取气针几乎无法抽取气体或抽取的气体中绝大部分为空气，因此无法获得有效数据；3)无法原位表征电芯在每个阶段的产气情况，以电芯过充为例，若要分析电芯在过充过程中的产气行为，则需要取一大批相同设计的电芯，将各个电芯充电至不同的soc，再对每个电芯的产气进行gc测试，进而关联产气随soc的变化情况，上述方法难以保证电芯的一致性和准确的测试条件。
有鉴于此，确有必要提供一种安全可控的电芯产气测试系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于：提供一种安全可控的电芯产气测试系统，其可高效准确地定性和定量分析电芯的产气。
为实现上述发明目的，本发明提供一种电芯产气测试系统，其包括：
密封测试盒，用于收容电芯，其设有进气口和出气口；
惰性气源，与进气口通过进气管路连接；以及
分析装置，与出气口通过出气管路连接；
其中，出气管路上设有接口，接口通过第一管路连接有真空泵。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述电芯产气测试系统进一步设有控制箱，来自惰性气源的载气通过所述进气管路经控制箱进入所述密封测试盒，密封测试盒流出的气体通过所述出气管路经控制箱进入所述分析装置。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述第一管路包括相互连接的稳压阀、第一流量计和第一电磁阀。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述第二管路包括相互连接的第二电磁阀、三联件、第二流量计和泄压阀。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述出气口和第二电磁阀之间设有真空计，所述第一管路中设有第三电磁阀。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述密封测试盒包括固定底座、放置于固定底座上的测试盒腔体，以及密封测试盒腔体的密封盖板。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述测试盒腔体上方设有可视窗口和位于可视窗口两侧的接线柱，接线柱贯穿测试盒腔体内外，内部接线柱引出正负极接线与电芯连接，外部接线柱引出正负极接线连接有电化学工作站。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述测试盒腔体两侧设有固定夹，所述密封盖板上设有固定夹扣，固定夹扣与固定夹扣合且扣合处设有密封圈。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述密封盖板上远离测试盒腔体的一侧下方设有标气进气阀。
作为本发明电芯产气测试系统的一种改进，所述分析装置包括热分析仪、红外分析仪、气相色谱仪和质谱仪中的一个或多个。
相对于现有技术，本发明电芯产气测试系统具有以下有益技术效果：1)可实时监测电芯在每一时刻的产气行为，具有精确的测试精度；2)采用分析装置对电芯产气的气体成分和含量进行检测，实现了对电芯产气的定性和定量分析；3)保证了电芯在整个产气测试中处于惰性气氛，避免发生危险事故；4)解决了现有测试方法中检出限高、误差大和一致性差的问题，可深入分析电芯产气机理，为优化材料、电解液配方、电芯制作流程、使用条件等提供理论支持，进而改善电芯产气，提高电芯使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明电芯产气测试系统及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明电芯产气测试系统的示意图。
图2为本发明电芯产气测试系统中密封测试盒的结构示意图。
图3为本发明电芯产气测试系统中密封测试盒的测试盒腔体的结构示意图。
图4为图3所示测试盒腔体的a向视图。
图5为本发明电芯产气测试系统中密封测试盒的密封盖板的结构示意图。
其中，附图标记说明如下:
10密封测试盒122标气进气阀504真空泵
100进气口20惰性气源506第二电磁阀
102出气口30进气管路508三联件
104固定底座302稳压阀510第二流量计
106测试盒腔体304第一流量计512泄压阀
108密封盖板306第一电磁阀514真空计
110固定夹40分析装置516第三电磁阀
112可视窗口50出气管路60控制箱
114接线柱500接口602液晶显示屏
120固定夹扣502第一管路70电化学工作站
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1所示，本发明电芯产气测试系统包括：
密封测试盒10，用于收容电芯(未图示)，其设有进气口100和出气口102；
惰性气源20，与进气口100通过进气管路30连接；以及
分析装置40，与出气口102通过出气管路50连接；
其中，出气管路50上设有接口500，接口500通过第一管路502连接有真空泵504，第一管路502上设有第三电磁阀516，真空泵504用于将测试密封盒10内部抽真空。
惰性气源20为氦气，为测试系统提供载气，由氦气气瓶提供。
电芯产气测试系统进一步设有控制箱60，来自惰性气源20的载气通过进气管路30经控制箱60进入密封测试盒10，密封测试盒10流出的气体通过出气管路50经控制箱60进入分析装置40。控制箱60用于控制流入和流出密封测试盒10气体的流量和气压，控制箱60上设有液晶显示屏602，液晶显示屏602可显示并调节整个密封测试盒10内的真空度和气压值，同时可控制内部所有管路阀门的通断。
进气管路30包括相互连接的稳压阀302、第一流量计304和第一电磁阀306。第一流量计304检测进气管路30中的气体流量并将结果实时显示在控制箱60的液晶显示屏602上，同时，通过液晶显示屏602还可以控制第一电磁阀306的通断，从而控制进气口100中进气管路30的通断。
请参阅图2所示，密封测试盒10包括固定底座104、放置于固定底座104上的测试盒腔体106，以及密封测试盒腔体106的密封盖板108。密封测试盒10采用金属制成，优选sus不锈钢以保证密封测试盒10的强度和防爆性能。密封测试盒10内部涂有绝缘涂层以进行绝缘防护，优选特氟龙涂层。
固定底座104为实心结构，以保证密封测试盒10的平稳，固定底座104上设有密封盖板托，以托住密封盖板108。
请参阅图1至图5所示，测试盒腔体106两侧设有固定夹110，密封盖板108上设有固定夹扣120，固定夹扣120与固定夹110扣合且扣合处设有密封圈。测试盒腔体106与密封盖板108的扣合处设有宽为15mm的氟橡胶密封圈，进一步保证扣合后密封测试盒腔体106的密封性。测试盒腔体106上方的正中央设有可视窗口112，可视窗口112为透明钢化玻璃，可视窗口112用于观察密封测试盒10的内部状况。测试盒腔体106上设有位于可视窗口112两侧的接线柱114(本说明书中对正极接线柱和负极接线柱结构不予区分)，接线柱114贯穿测试盒腔体106内外，内部接线柱114引出正负极接线与电芯连接，外部接线柱114引出正负极接线连接有电化学工作站70。电化学工作站70为能够对锂离子电池进行充放电的设备，包括新威机、macco机及arbin机。电化学工作站70引出的正负极连线与密封测试盒10外部的正负极接线柱114相连，使密封测试盒10实现对其内部电芯的充放电功能。
请参阅图2和图5所示，密封盖板108远离测试盒腔体106的一侧下方设有标气进气阀122，用于往密封测试盒10内部注入标气。标气进气阀122由氟橡胶密封层和金属螺纹帽组成，拧开金属螺纹帽，可使用gc进样针刺穿氟橡胶密封层往密封测试盒10内打入标气(标气组分和占比已知，作为产气定量分析的内标)，标气测试结束后拧紧金属螺纹帽，防止盒内气体泄漏。
出气管路50包括相互连接的第二电磁阀506、三联件508、第二流量计510和泄压阀512。在图示实施方式中，出气口102与第二电磁阀506之间设有真空计514，真空计514可实时监控密封测试盒10内的气压并将结果显示在液晶显示屏602上，液晶显示屏602通过控制第二电磁阀506来控制出气管路50的通断，三联件508可隔液通气，通过过滤管路中的电解液，避免电解液污染分析装置40，第二流量计510负责监控出气管路50中的流量，并将结果显示在液晶显示屏602上，可对出气管路50中的流量进行调控，泄压阀512为保护装置，若出气管路50中的气压达到设定数值时会自动泄压，从而保护分析装置40。
分析装置40包括热分析仪、红外分析仪、气相色谱仪和质谱仪中的一个或多个，其中，通过控制热分析仪的软件来触发分析装置40运行，将电芯在密封测试盒10中的产气依次导入分析装置40进行红外分析(ftir)和气相色谱质谱联用(gc-ms)测试，从而获得电芯实时产气的定性和定量数据。
请参阅图1至图5所示，本发明电芯产气测试系统的操作方法如下：
1)用陶瓷剪刀将软包电芯剪开一个小口，剪口时只能剪破外包装，不能破坏电芯。
2)将剪开小口的电芯放置在测试盒腔体106中，从正负极接线柱114引出导线并通过鳄鱼夹分别夹在电芯的正负极极耳上。
3)将密封盖板108通过固定夹扣120固定在测试盒腔体106的盖板固定夹110上，使电芯处于测试盒腔体106和密封盖板108所形成的密闭空间中。
4)关闭第一电磁阀306和第二电磁阀506，打开第三电磁阀516，开启真空泵504的开关，通过真空泵504将密封测试盒腔体106内的空气抽出，然后关闭第三电磁阀516和真空泵504，观察真空计514读数，若真空度在10min内无变化，则证明密封测试盒10的气密性良好，否则需要重新安装密封盖板108并确认气密性。
5)打开第一电磁阀306，通过进气口100向密封测试盒10内注入氦气，注气至密封测试盒10内部气压为常压后，关闭第一电磁阀306，打开第三电磁阀516和真空泵504，再次将密封测试盒10内部抽真空，然后重复三次以保证密封测试盒10内部绝对的惰性气氛，最后确保电磁阀全部关闭。
6)开启分析装置40和相应的操作软件。
7)打开第二电磁阀506，拧开标气进气阀122的金属螺纹帽，并使用gc取气针扎破标气进气阀122的氟橡胶垫片，往密封测试盒10内部注入0.2ml的标气，注气完毕后拧紧标气进气阀122的金属螺纹帽，注入的标气通过出气口102抽送至分析装置40进行气体组分及含量分析。
8)重复步骤6)，将注入的标气量依次增加到0.5ml、1ml、1.5ml、2ml和2.5ml，以此绘制gc-ms中各气体组分的标准曲线(外标法)。
9)开启电化学工作站70，设置对电芯过充或化成的充电流程，随着过充程度的不断增加，电芯开始产气，产出的气体经出气口102连续抽送至分析装置40进行产气分析。测试过程中，密封测试盒10上的三联件508能隔绝所有电解液，避免电解液进入分析装置40。当电芯产气量过大时，泄压阀512能及时卸除盒内压力，保证测试过程中不存在安全隐患，同时，真空计514和第二流量计510可实时监控盒内的真空和流量，有利于操作者判断实验状态，双重保障实验的安全进行。
10)测试结束后关闭电化学工作站70，关闭所有电磁阀，打开密封盖板108，取出电芯并及时报废。
11)保存分析装置40的测试数据，以便下一步的整理和分析。
结合以上对本发明的详细描述可知，相对于现有技术，本发明电芯产气测试系统具有以下有益技术效果：1)可实时监测电芯在每一时刻的产气行为，具有精确的测试精度；2)采用分析装置40对电芯产气的气体成分和含量进行检测，实现了对电芯产气的定性和定量分析；3)保证了电芯在整个产气测试中处于惰性气氛中，避免发生危险事故；4)解决了现有测试方法中检出限高、误差大和一致性差的问题，可深入分析电芯产气机理，为优化材料、电解液配方、电芯制作流程、使用条件等提供理论支持，进而改善电芯产气，提高电芯使用寿命。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。