專利名稱：一種氣體取樣方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體取樣方法及裝置，尤其涉及鎳氫電池電池內(nèi)部氣體的取樣方法及 其裝置。
背景技術(shù)：
鎳氫電池廣泛應(yīng)用于各種便攜式家用電器、數(shù)碼相機、移動通訊等領(lǐng)域，作為化學(xué)電源中重要的一種潔凈能源。但鎳氫電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體內(nèi)壓，影響電池的使用和貯存。 MH/Ni電池負極是由能可逆吸放氫的貯氫合金組成，正極是Ni (OH) 2電極，電池充電過程中 將發(fā)生如下反應(yīng)正極Ni(OH) 2+0H- — Ni00H+H20+e_a40H- — 02+2H20+4e-b負極M+H20+e_— MHads+OH-cMHads — MHabsdMHads+H20 — H2+0H-e反應(yīng)a為充電初期正極的發(fā)生的反應(yīng)；b為正極過充時發(fā)生的反應(yīng)，當充入電量接 近或超過電池容量時，則析出氧氣；c為負極充電時首先發(fā)生的反應(yīng)；反應(yīng)d為次級反應(yīng)完 成吸附氫向吸收氫轉(zhuǎn)化，即貯氫反應(yīng)；反應(yīng)e是發(fā)生的析氫反應(yīng)，隨著充電的進行，當電極 表面生成的吸附氫原子濃度過高，來不及向體相擴散時，可能發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，形成氫分子， 在負極上產(chǎn)生氫氣。由于正極產(chǎn)生的氧氣與氫氣的復(fù)合速度遠小于氣體的生成速度，造成 電池內(nèi)壓高、性能差。要想避免電池內(nèi)氣壓高的問題，則必須掌握電池內(nèi)部析出氣體的組 成，而目前并沒有行之有效的電池內(nèi)氣體取樣方法及裝置。目前的取樣方法及裝置，取樣本 身比較困難，取樣針的損耗很大，且難以取得均勻的氣體樣品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)難以取得均勻的氣體樣品的缺陷，提供一種電池內(nèi)氣 體取樣方法，其包括如下步驟A、對電池內(nèi)氣體的首次取樣至氣體采樣器；B、對首次取樣 得到的氣體進行預(yù)混合；C、將預(yù)混合后的氣體二次取樣至檢測裝置。優(yōu)選的，還包括在所述步驟A之前排除氣體采樣器內(nèi)殘留氣體的步驟。再優(yōu)選的，還包括在所述步驟A之前對待測電池的正極進行鉆孔的步驟。進一步優(yōu)選的，還包括在所述步驟A之前、對待測電池的正極進行鉆孔的步驟之 后對電池進行充放電或高溫存儲的步驟。本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)取樣困難、設(shè)備損耗大及難以取得均勻的氣體樣品的 缺陷，提供一種電池內(nèi)氣體取樣裝置，其包括采樣針和集氣筒，所述集氣筒包括設(shè)置在集氣 筒筒體端部的采樣口、一端插入設(shè)置在集氣筒筒體內(nèi)部的抽/排氣推桿和開設(shè)在所述集氣 筒筒壁上的二次取樣口，所述二次取樣口通過密封裝置密封，所述采樣針安裝在所述采樣 口上。
根據(jù)實施例，本發(fā)明還可采用以下優(yōu)選的技術(shù)方案所述密封裝置是橡膠密封墊。所述二次取樣口安裝有一段外螺紋管件，管件的管口用橡膠密封墊密封；還包括 具有與所述外螺紋管件的螺紋相匹配的固定螺母，所述固定螺母的頂部開有通孔。所述集氣筒筒壁上還設(shè)有刻度。所述采樣針的硬度大于電池內(nèi)防爆球的硬度。本發(fā)明的取樣方法的有益效果是通過預(yù)混合和二次取樣，可以使所取氣樣中各組份混合均勻，更具代表性。氣樣前排除殘留氣體，可以避免干擾，提供測試的準確性。對待測電池的正極進行鉆孔，可以方便取樣工作的進行，并避免斷針損耗。對電池進行充放電或高溫存儲后再取樣，可以測試出電池在不同狀態(tài)下的氣體組 成及含量，從而全面把握電池內(nèi)部氣體產(chǎn)生的特點，更具知道意義。本發(fā)明的取樣裝置的有益效果是通過在集氣筒上設(shè)置采樣口和二次取樣口，從而既解決了從電池內(nèi)取樣難、易斷 針的問題，也使得進樣時的氣樣更加具有代表性。使用橡膠密封墊，進樣針可以直接的、輕松的刺穿并從集氣筒內(nèi)進樣，從而可以使 二次取樣工作簡便、省時；同時橡膠密封墊還可多次重復(fù)使用，而不會漏氣。使用頂部開有通孔的固定螺母，可避免集氣筒內(nèi)部壓力大時沖出密封墊的問題。集氣筒筒壁上還設(shè)置刻度，可以定量取樣，滿足特點的取樣需要。使用硬度大于電池內(nèi)防爆球的硬度的采樣針，可以免去采樣時斷針引起的各種麻 煩，并降低設(shè)備損耗，節(jié)約成本。


圖1是本發(fā)明一個優(yōu)秀實施例的氣體采樣器的立體圖的分解圖；圖2是安裝好的氣體采集器的立體圖；圖3是AA型鎳氫電池氣體分析的氣相色譜圖；圖4是AAA型鎳氫電池氣體分析的氣相色譜圖。
具體實施例方式如圖1，氣體采樣器包括采樣針1和集氣筒2，所述集氣筒2包括設(shè)置在集氣筒筒 體端部的采樣口(圖中未示出)、一端插入設(shè)置在集氣筒筒體內(nèi)部的抽/排氣推桿3和開設(shè) 在所述集氣筒筒壁上的二次取樣口 4，所述二次取樣口 4通過密封裝置密封(本實施例采用 橡膠密封墊，當然也可采用其他具有良好彈性的類似材料)，所述采樣針1安裝在所述采樣 口上，采樣針1的硬度大于相應(yīng)電池中防爆球的硬度。由于鎳氫電池的正極孔小，難對準， 易扎偏，且防爆球硬度較大，采用細小、硬度不大的進樣針直接 扎入正極孔向電池內(nèi)取樣分 析進樣針易變行或斷針。設(shè)有刻度的集氣筒2用于收集氣體及進行氣體預(yù)混合，使氣樣均 勻，測試結(jié)果準確、有代表性，刻度的讀數(shù)為產(chǎn)氣量。集氣筒內(nèi)帶有抽/排氣推桿3，推桿3 用于取樣前排除集氣筒2內(nèi)的空氣等殘留氣體并抽取氣樣，同時集氣筒2與采樣口及二次 取樣口 4相互連通，采樣口接上直徑與采樣口內(nèi)徑尺寸相同的取樣針1，并保證取樣針1與取樣口之間的接口密封，不漏氣。取樣針1用于插入電池內(nèi)采集氣體，而二次取樣口 4通過 安裝一段部分露在外面的外螺紋管件，外螺紋管件與二次取樣口 4之間密封，在外螺紋管 件的口部裝上密封取樣墊5，確保不漏氣，并采用緊固螺母6固定(緊固螺母6具有與所述 外螺紋管件的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋)，安裝后如圖2所示，當然，所述的外螺紋管件也可 以是普通管件，焊接在所述集氣筒2筒壁上，與集氣筒2的內(nèi)部相通；所述的緊固螺母6也 可以是一個蓋帽，所述普通管件與蓋帽之間通過卡接等方式連接。二次取樣口 4主要方便 進樣針取出待測氣體并進行氣相色譜儀的進樣，以便分析。若采用氣體采集器取樣后直接 進樣至氣相色譜儀測試，則會出現(xiàn)由于氣體成分濃度太大，超出檢測范圍，或所取的氣樣沒 有代表性而造成結(jié)果不準等缺點。氣體組成的分析主要采用氣相色譜分析法，其分析原理為氣相色譜的流動相為 惰性氣體，氣_固色譜法中以表面積大且具有一定活性的吸附劑作為固定相。當多組分的 混合樣品進入色譜柱后，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，經(jīng)過一定時間后，各組分在 色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，最先離開色譜柱進入檢 測器，而吸附力最強的組分最不容易被解吸下來，因此最后離開色譜柱，即各組分在色譜柱 中的保留時間不同。如此，各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記 錄下來，根據(jù)各組分保留值及色譜峰面積等進行定性定量分析。而所取得的氣樣是否具有 代表性是氣相色譜分析法結(jié)果是否具參考價值的主要條件，本發(fā)明通過以下一個有效的電 池內(nèi)氣體取樣方法的具體實施例進行詳細的介紹。本實施例包括如下步驟首先，對待測電池的正極進行鉆孔，用鉆床將電池正極帽鋼外殼鉆破，孔徑約 1. 0 2. 5mm左右，并控制力度，以防防爆球被鉆破。其次，將鉆孔后的電池在二次電池性 能檢測裝置上進行相應(yīng)充放電或高溫儲存，具體時間可根據(jù)測試要求而定。然后，通過抽/ 排氣推桿排除氣體采樣器內(nèi)的殘留氣體。接下來，用氣體采樣器從正極鉆孔處插入電池內(nèi) 部、扎破防爆球采集氣體至集氣筒筒體內(nèi)，因集氣筒筒體遠大于所抽取氣樣的體積，所以在 抽取氣樣的過程中會形成對流，對氣樣進行良好的混合，使得所抽取的氣樣中各組份混合 均勻；在此情況下，再用進樣針在氣體采樣器的二次取樣口通過其密封墊準確取出所需體 積的待測氣體，由氣相色譜儀頂空進樣口進樣，進行氣體成分及含量分析，即可獲得準確的 分析結(jié)果。如圖3、4所示分別是采用本發(fā)明的取樣方法獲得氣樣，然后通過氣相色譜儀進行 分析所得的氣相色譜圖。其中，氣相色譜儀參數(shù)色譜柱以5A分子篩為填充柱，柱長3 6m，柱溫30 70°C，汽化室溫度50 100°C，檢測器溫度50 100°C，采用熱導(dǎo)檢測器，橋流 為70 110mA，以氬氣為載氣，載氣流速為10 30ml/min。圖3中的鎳氫電池是AA型，在 二次電池性能檢測裝置上采用0. 5C5A電流充電150min，充電結(jié)束后立即用自制氣體采樣 器采集氣體，根據(jù)標準譜圖的校正因子，計算出各種氣體組分的含量，結(jié)果為氏95. 70%, 02 1. 20%,N2 3. 10%。圖4中的鎳氫電池是AAA型，在二次電池性能檢測裝置上采用1C5A 電流充電75min，充電結(jié)束后立即用自制氣體采樣器采集氣體，根據(jù)標準譜圖的校正因子， 計算出各種氣體組分的含量，結(jié)果為壓94. 99%, 02 3. 43%, N2 1.58%0以上內(nèi)容是結(jié)合具體實施實施例對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā) 明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護 范圍。
權(quán)利要求
一種電池內(nèi)氣體取樣方法，其特征在于包括如下步驟A、對電池內(nèi)氣體的首次取樣至氣體采樣器；B、對首次取樣得到的氣體進行預(yù)混合；C、將預(yù)混合后的氣體二次取樣至檢測裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的電池內(nèi)氣體取樣方法，其特征在于還包括在所述步驟A之前 排除氣體采樣器內(nèi)殘留氣體的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的電池內(nèi)氣體取樣方法，其特征在于還包括在所述步驟A之前 對待測電池的正極進行鉆孔的步驟。
4.如權(quán)利要求1或3所述的電池內(nèi)氣體取樣方法，其特征在于還包括在所述步驟A之 前、對待測電池的正極進行鉆孔的步驟之后對待測電池進行充放電或高溫存儲的步驟。
5.一種氣體采樣器，其特征是包括采樣針和集氣筒，所述集氣筒包括設(shè)置在集氣筒 筒體一端部的采樣口、一端插入設(shè)置在集氣筒筒體內(nèi)部的抽/排氣推桿和開設(shè)在所述集氣 筒筒壁上的二次取樣口，所述二次取樣口通過密封裝置密封，所述采樣針安裝在所述采樣 口上。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體采樣器，其特征是所述密封裝置是橡膠密封墊。
7.如權(quán)利要求6所述的氣體采樣器，其特征是所述二次取樣口安裝有一段外螺紋管 件，所述橡膠密封墊塞在所述外螺紋管件的口部；還包括設(shè)有與所述外螺紋管件的螺紋相 匹配的內(nèi)螺紋的固定螺母，所述固定螺母的頂部開有通孔。
8.如權(quán)利要求5-7中任一所述的氣體采樣器，其特征是所述集氣筒筒壁上還設(shè)有刻度。
9.如權(quán)利要求8所述的氣體采樣器，其特征是所述采樣針的硬度大于電池內(nèi)防爆球 的硬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池內(nèi)氣體取樣方法，其包括如下步驟A、對電池內(nèi)氣體的首次取樣至氣體采樣器；B、對首次取樣得到的氣體進行預(yù)混合；C、將預(yù)混合后的氣體二次取樣至檢測裝置。本發(fā)明還涉及一種氣體采樣器，其包括采樣針和集氣筒，所述集氣筒包括設(shè)置在集氣筒筒體一端部的采樣口、一端插入設(shè)置在集氣筒筒體內(nèi)部的抽/排氣推桿和開設(shè)在所述集氣筒筒壁上的二次取樣口，所述二次取樣口通過密封裝置密封，所述采樣針安裝在所述采樣口上。采用本發(fā)明的氣體取樣方法及裝置，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)取樣困難、設(shè)備損耗大及難以取得均勻的氣體樣品的缺陷。
文檔編號G01N1/38GK101846597SQ201010187240
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者孔令坤, 李文良, 段芳, 魏小華 申請人:深圳市豪鵬科技有限公司