一种软包电池产气取样装置及取样方法与流程

1.本发明涉及电池检测辅助装置技术领域，尤其是涉及一种软包电池产气取样装置及取样方法。


背景技术：

2.根据封装材质的不同，电池可分为圆柱电池、方壳电池和软包电池。电池在制作的化成工序中，随着电化学成膜反应的进行，会产生气体副产物。软包电池在二封工序中，化成产生的气体副产物会被抽真空排出，生产出的成品电池内部是没有气体的。在电池的测试、存储或使用过程中，由于电池内部材料失效，往往会产生气体副产物，引起软包电池鼓包。电池内部材料失效的影响因素很多，分析电池制作过程化成产气以及电池成品使用过程产气，有助于揭示电池失效的主要因素，从而指导电池的设计、生产和应用。
3.目前软包电池产气分析的主要流程是利用注射器刺破鼓包电池的铝塑膜，然后抽出气体产物，并将抽出的气体产物注入气相色谱仪或气质联用仪，分析气体成分及含量，但是在实际使用过程中发现采用注射器进行取样时，气体样品的存储和异地转移不便。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种方便存储和运输的软包电池产气取样装置。
5.本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种软包电池产气取样装置，包括壳体，所述壳体的内部设置有进样区、储气区、抽气区和排气区，所述储气区的一端与所述进样区相连通，另一端与所述排气区相连通，所述排气区与所述抽气区相连通；
7.所述进样区用于采集软包电池内部的样品气体，所述进样区的内部设置有进样管和进样针头，所述进样管的一端与所述储气区相连通，另一端与所述进样针头相连接；
8.所述储气区用于对样品气体进行存储，所述储气区的内部设置有储气盘管，所述储气盘管的一端与所述进样管相连通，另一端与所述排气区相连通；
9.所述排气区应用于控制样品气体的流动，所述排气区的内部设置有三通阀、连接管和单向阀，所述三通阀的一端与所述储气盘管相连接，一端与所述连接管相连接，最后一端与外部的气源管道相连接，所述连接管远离所述三通阀的一端与所述单向阀相连接；
10.所述抽气区用于控制样品气体的取放，所述抽气区的内部设置有伸缩腔体，所述伸缩腔体与所述单向阀相连通。
11.通过采用上述技术方案，在使用时，利用取样针头刺破软包电池的表面进行取样，然后经过取样管进入到储气盘管进行存储，通过伸缩腔体的移动带动取样气体的移动，方便进行取放，并通过储气盘管对样品气体进行存储，而且在移动过程中，关闭单向阀和三通阀保持设备的密封性，方便进行移动。
12.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述伸缩腔体包括可折叠圆筒外壁、
顶部密封端和底部密封端，所述顶部密封端和底部密封端分别安装在所述可折叠圆筒外壁的两端，所述顶部密封端安装在所述抽气区和排气区之间，且与所述单向阀相连接。
13.通过采用上述技术方案，顶部密封端与单向阀相连通，方便控制设备进气和排气，底部密封端能够不仅能够保证设备的密封性，而且能够带动可折叠圆筒外壁进行移动，方便控制气体在管道内部的流动。
14.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述底部密封端包括外部的把手和内部的弹性圆柱体，所述弹性圆柱体安装在所述可折叠圆筒外壁的内侧。
15.通过采用上述技术方案，把手方便控制伸缩腔体的移动，弹性圆柱体不仅能够保持伸缩腔体移动的稳定性，而且能够保持设备的密封性。
16.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述单向阀包括进气阀和排气阀，所述进气阀和排气阀均安装在所述顶部密封端的表面，所述进气阀的两端分别与所述连接管和顶部密封端相连接，所述排气阀的一端与所述顶部密封端相连接，另一端连接有尾气管。
17.通过采用上述技术方案，进气阀和排气阀不仅能够保持设备的密封性，而且与尾气阀相连通，从而方便将设备内部的气体排出。
18.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述尾气管的直径在0.1～10mm之间。
19.通过采用上述技术方案，该尺寸的尾气管能够方便不同类型的软包电池进行取样。
20.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可折叠圆筒外壁包括外侧的金属层、中部的弹性层和内部的密封层。
21.通过采用上述技术方案，外部的金属层能够起到保护作用，弹性层方便可折叠圆筒外壁发生形变，内部的密封层进一步提高设备的密封性，保证采样气体不会外泄。
22.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述储气盘管的一端与所述二通阀相连接，另一端与所述三通阀相连接，其材质可采用塑料、不锈钢、铜或铝，所述储气盘管的直径在0.1～10mm之间。
23.通过采用上述技术方案，储气盘管能够对样品气体进行存放，方便进行运输和移动。
24.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述进样区的内部设置有橡胶垫，所述进样针头插放在所述橡胶垫的表面。
25.通过采用上述技术方案，橡胶垫方便进样针头的存放，而且能够提高进样针头移动过程中的密封性。
26.本发明的另一目的是提供一种软包电池产气取样方法，包括以下步骤：
27.s1、管道清洗：将三通阀与氩气气源相连通，然后打开二通阀，从橡胶垫中拔出进样针头，用氩气清洗管路10～60s，关闭氩气气源，将进样针头插入橡胶垫中，保持储气盘管充满氩气状态，并将三通阀开到截止状态，断开三通阀与氩气气源连接；
28.s2、进行取样：采用密封性好的胶水，在鼓胀的软包电池表面粘贴一块硅胶垫，将进样针头从橡胶垫中拔出，慢慢插入软包电池表面的硅胶垫中，并刺破铝塑膜，当电池产气量较少时，打开气源开关，向软包电池中充入一定量的高纯氩气，拔出进样针头后关闭气源，将进样针头插入橡胶垫中，保持储气盘管充满氩气状态，将三通阀开到截止状态，断开三通阀与氩气气源连接，充入高纯氩气的电池搁置2～6h，保证电池产气被充分稀释后，将
三通阀与进气阀相连通，缓慢拉伸和压缩伸缩腔体，将软包电池中的气体吸入到储气盘管中，至鼓胀的铝塑膜吸扁为止，从软包电池表面拔出进样针头，将进样插入到橡胶垫中，然后将三通阀开到截止状态，如取样后需异地转移样品进行成分分析，还需将二通阀关闭，以便气体样品在储气盘管中长期保存；
29.s2、取样分析：将取完样品的设备移动到气相色谱分析仪旁，连接三通阀与外部高纯氩气或氮气气源，将进样针头从橡胶垫中拔出然后插入到气相色谱仪进样口中，打开二通阀，打开气源2～10s完成进样，关闭气源后，从色谱进样口拔出进样针头重新插入到橡胶垫中，将三通阀开通到截止状态，断开三通阀与外部气源的连接。
30.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
31.1.本发明中通过在壳体的内部设置有进样区、储气区、抽气区和排气区，并通过进样针头和进样管进行取样，然后放置在储气盘管的内部进行存放，通过伸缩腔体控制气体的流速，并通过三通阀控制气体的流动，不仅方便取样，而且方便运输和存储，并且通过三通阀能够与外界的气源相连通，方便调节气体的浓度；
32.2.本发明采用可折叠圆筒外壁、顶部密封端和底部密封端组成的伸缩腔体，不仅密封性较好，而且便于操作，方便进行取放；
33.3.本发明在述进样区内部设置的橡胶垫不仅方便进样针头的存放，而且能够提高进样针头移动过程中的密封性。
附图说明
34.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
35.图1是本实施例的整体结构示意图。
36.图2是本实施例中伸缩腔体的结构示意图。
37.图3是本实施例中伸缩腔体的俯视图。
38.附图中的标号为：
39.1、壳体；101、进样区；102、储气区；103、抽气区；104、排气区；2、储气盘管；3、伸缩腔体；301、可折叠圆筒外壁；302、顶部密封端；303、底部密封端；304、把手；305、弹性圆柱体；4、进气阀；5、排气阀；6、三通阀；7、二通阀；8、进样管；9、进样针头；10、橡胶垫；11、连接管；12、尾气管。
具体实施方式
40.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
41.参照图1-图3，为本发明公开的一种软包电池产气取样装置，其特征在于：包括壳体1，壳体1的内部设置有进样区101、储气区102、抽气区103和排气区104，储气区102的一端与进样区101相连通，另一端与排气区104相连通，排气区104与抽气区103相连通，进样区101、抽气区103和排气区104三区设置可手工开合的盖子，储气区102为密封区，手工无法打开，提高设备的密封性，壳体1材质可采用钢材、铝材、金属合金、木材、工程塑料，或以上几种材料的组合；
42.进样区101用于采集软包电池内部的样品气体，进样区101的内部设置有进样管8
和进样针头9，进样管8的一端与储气区102相连通，另一端与进样针头9相连接；
43.储气区102用于对样品气体进行存储，储气区102的内部设置有储气盘管2，储气盘管的一端与进样管8相连通，另一端与排气区104相连通；
44.排气区104应用于控制样品气体的流动，排气区104的内部设置有三通阀6、连接管11和单向阀，三通阀6的一端与储气盘管2相连接，一端与连接管11性连接，最后一端与外部的气源管道相连接，连接管11远离三通阀6的一端与单向阀相连接；
45.抽气区103用于控制设样品气体的取放，抽气区103的内部设置有伸缩腔体3，伸缩腔体3与单向阀相连通，在使用时，利用取样针头刺破软包电池的表面进行取样，然后经过取样管进入到储气盘管2进行存储，通过伸缩腔体3的移动带动取样气体的移动，方便进行取放，并通过储气盘管2对样品气体进行存储，而且在移动过程中，关闭单向阀和三通阀6保持设备的密封性，方便进行移动。
46.伸缩腔体3包括可折叠圆筒外壁301、顶部密封端302和底部密封端303，顶部密封端302和底部密封端303分别安装在可折叠圆筒外壁301的两端，顶部密封端302安装在抽气区103和排气区104之间，且与单向阀相连接，底部密封端303包括外部的把手304和内部的弹性圆柱体305，弹性圆柱体305安装在可折叠圆筒外壁301的内侧，可折叠圆筒外壁301包括外侧的金属层、中部的弹性层和内部的密封层，弹性层采用弹性较好的橡胶，密封层采用弹性较好的塑料膜或橡胶膜，顶部密封端302与单向阀相连通，方便控制设备进气和排气，底部密封端303能够不仅能够保证设备的密封性，而且能够带动可折叠圆筒外壁301进行移动，方便控制气体在管道内部的流动，把手304方便控制伸缩腔体3的移动，弹性圆柱体305不仅能够保持伸缩腔体3移动的稳定性，而且能够保持设备的密封性，外部的金属层能够起到保护作用，弹性层方便可折叠圆筒外壁301发生形变，内部的密封层进一步提高设备的密封性，保证采样气体不会外泄。
47.单向阀包括进气阀4和排气阀5，进气阀4和排气阀5均安装在顶部密封端302的表面，进气阀4的两端分别与连接管11和顶部密封端302相连接，排气阀5的一端与顶部密封端302相连接，另一端连接有尾气管12，尾气管12的直径在0.1～10mm之间，进气阀4和排气阀5不仅能够保持设备的密封性，而且与尾气阀相连通，从而方便将设备内部的气体排出，该尺寸的尾气管12能够方便不同类型的软包电池进行取样。
48.储气盘管2的一端与二通阀7相连接，另一端与三通阀6相连接，其材质可采用塑料、不锈钢、铜或铝，储气盘管2的直径在0.1～10mm之间，储气盘管2能够对样品气体进行存放，方便进行运输和移动。
49.进样区101的内部设置有橡胶垫10，进样针头9插放在橡胶垫10的表面，橡胶垫10粘贴在壳体1上，橡胶垫10允许针头刺穿，并起到密封针头的作用，其材质可选自丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶，橡胶垫10厚度5～10mm，不仅方便进样针头9的存放，而且能够提高进样针头9移动过程中的密封性。
50.一种软包电池产气取样方法，包括以下步骤：
51.s1、管道清洗：将三通阀6与氩气气源相连通，然后打开二通阀7，从橡胶垫10中拔出进样针头9，用氩气清洗管路10～60s，关闭氩气气源，将进样针头9插入橡胶垫10中，保持储气盘管2充满氩气状态，并将三通阀6开到截止状态，断开三通阀6与氩气气源连接；
52.s2、进行取样：采用密封性好的胶水，在鼓胀的软包电池表面粘贴一块硅胶垫，将
进样针头9从橡胶垫10中拔出，慢慢插入软包电池表面的硅胶垫中，并刺破铝塑膜，当电池产气量较少时，打开气源开关，向软包电池中充入一定量的高纯氩气，拔出进样针头9后关闭气源，将进样针头9插入橡胶垫10中，保持储气盘管2充满氩气状态，将三通阀6开到截止状态，断开三通阀6与氩气气源连接，充入高纯氩气的电池搁置2～6h，保证电池产气被充分稀释后，将三通阀6与进气阀4相连通，缓慢拉伸和压缩伸缩腔体3，将软包电池中的气体吸入到储气盘管2中，至鼓胀的铝塑膜吸扁为止，从软包电池表面拔出进样针头9，将进样插入到橡胶垫10中，然后将三通阀6开到截止状态，如取样后需异地转移样品进行成分分析，还需将二通阀7关闭，以便气体样品在储气盘管2中长期保存；
53.s2、取样分析：将取完样品的设备移动到气相色谱分析仪旁，连接三通阀6与外部高纯氩气或氮气气源，将进样针头9从橡胶垫10中拔出然后插入到气相色谱仪进样口中，打开二通阀7，打开气源2～10s完成进样，关闭气源后，从色谱进样口拔出进样针头9重新插入到橡胶垫10中，将三通阀6开通到截止状态，断开三通阀6与外部气源的连接。
54.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。