電池電芯的水分測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電池電芯的水分測(cè)量方法，包括如下步驟：提供待測(cè)的電池電芯，并且對(duì)電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第一內(nèi)部空間體積；在真空條件、保護(hù)氣體氛圍下，對(duì)電池電芯進(jìn)行烘烤，接著對(duì)烘烤后的電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第二內(nèi)部空間體積；計(jì)算得到的第一內(nèi)部空間體積和第二內(nèi)部空間體積的差值，得到電池電芯的內(nèi)部空間差值，電池電芯的內(nèi)部空間差值即為電池電芯內(nèi)的水分的體積。這種電池電芯的水分測(cè)量方法巧妙的把直接質(zhì)量評(píng)測(cè)方法轉(zhuǎn)移為空間評(píng)測(cè)，通過(guò)烘烤前后電芯內(nèi)部空間變化評(píng)估電芯的水分含量，不需要拆解電芯。
【專利說(shuō)明】
電池電芯的水分測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池電芯的水分測(cè)量方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時(shí)，Li +從正極脫嵌， 經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。鋰離子電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰離子電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜以及集流體幾大主要材料體系構(gòu)成。
[0003]在水分含量較高的環(huán)境下，電解液中鋰鹽會(huì)和水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成對(duì)人體有毒的HF氣體，消耗電解液，降低電池導(dǎo)離子性。水分還會(huì)破壞負(fù)極SEI膜，與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成LiF等無(wú)機(jī)以及其他有機(jī)化合物，同時(shí)產(chǎn)生氣體。SEI膜被破壞后還會(huì)繼續(xù)與電解液發(fā)生反應(yīng)，繼續(xù)消耗電解液，加速損壞電池導(dǎo)離子性。電池中水分含量較高會(huì)導(dǎo)致電池脹氣、極化增大、容量衰減、循環(huán)性降低等等多方面問(wèn)題。因此鋰離子電池在制造過(guò)程中需要嚴(yán)格控制電芯水分含量，提高電芯電化學(xué)性能。
[0004]鋰離子電池電芯的水分測(cè)量方法由此成為電芯制造過(guò)程中重點(diǎn)研究課題。傳統(tǒng)的電池電芯的水分測(cè)量方法一般采用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀對(duì)電芯水分進(jìn)行評(píng)測(cè)，這種水分儀適用于固體、液體和氣體樣品。采用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀對(duì)電芯水分進(jìn)行評(píng)測(cè)的方法重現(xiàn)性佳，準(zhǔn)確度高，省時(shí)方便，但需要破壞拆解電芯后取樣測(cè)試，并且取樣環(huán)境要求嚴(yán)格。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種不需要拆解電芯的電池電芯的水分測(cè)量方法。
[0006]—種電池電芯的水分測(cè)量方法，包括如下步驟:
[0007]提供待測(cè)的電池電芯，并且對(duì)所述電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第一內(nèi)部空間體積；
[0008]在真空條件、保護(hù)氣體氛圍下，對(duì)所述電池電芯進(jìn)行烘烤，接著對(duì)烘烤后的所述電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第二內(nèi)部空間體積；以及
[0009]計(jì)算得到的所述第一內(nèi)部空間體積和所述第二內(nèi)部空間體積的差值，得到電池電芯的內(nèi)部空間差值，所述電池電芯的內(nèi)部空間差值即為所需的電池電芯內(nèi)的水分的體積。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電池電芯為鋰離子電池電芯。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量的操作為:將所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試閉口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束取出所述電池電芯，接著在所述電池電芯底部打出一個(gè)直徑為1mm?3mm的孔，并再次將所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試開口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述真空條件的真空度為_0.095Mpa，所述保護(hù)氣體氛圍為氮?dú)夥諊?br>[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，電芯烘烤的溫度為70°C?100°C，烘烤的時(shí)間為lOh?40h。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)烘烤后的所述電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量的操作為:將烘烤后的所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試閉口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束取出所述電池電芯，接著在所述電池電芯底部打出一個(gè)直徑為1mm?3mm的孔，并再次將所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試開口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)。
[0015]這種電池電芯的水分測(cè)量方法巧妙的把直接質(zhì)量評(píng)測(cè)方法轉(zhuǎn)移為空間評(píng)測(cè)，通過(guò)烘烤前后電芯內(nèi)部空間變化評(píng)估電芯的水分含量，不僅不需要拆解電芯，還測(cè)試了整個(gè)電芯的水分含量，同時(shí)又以空間方式評(píng)估水分含量，相對(duì)于直接進(jìn)行重量測(cè)量的方式降低了誤差。【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一實(shí)施方式的電池電芯的水分測(cè)量方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)電池電芯的水分測(cè)量方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]如圖1所示的一實(shí)施方式的電池電芯水分測(cè)量方法，包括如下步驟:
[0019]S10、提供待測(cè)的電池電芯，并且對(duì)電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第一內(nèi)部空間體積。
[0020]電池電芯可以為鋰離子電池電芯。
[0021]本實(shí)施方式中，電池電芯為18650圓柱電芯。
[0022]電池電芯的開口體積指:封口后的電池電芯的體積。
[0023]電池電芯的閉口體積指:底部開孔后的電池電芯的體積。
[0024]對(duì)電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量的操作為:將封口后的電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試閉口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束取出電池電芯，接著在電池電芯底部打出一個(gè)直徑為1_?3mm的孔，并再次將電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試開口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)。
[0025]S20、在真空條件、保護(hù)氣體氛圍下，對(duì)S10得到的電池電芯進(jìn)行烘烤，接著對(duì)烘烤后的電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第二內(nèi)部空間體積。
[0026]真空條件的真空度可以為_0.095Mpa。
[0027]保護(hù)氣體氛圍可以為氮?dú)夥諊?、氦氣氛圍、氖氣氛圍、氬氣氛圍、氪氣氛圍或氙氣氛圍?br>[0028]烘烤的溫度可以為70°C?100°C，烘烤的時(shí)間可以為10h?40h。
[0029]優(yōu)選的，烘烤的溫度為85 °C，烘烤的時(shí)間為20min。
[0030]對(duì)烘烤后的電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量的操作為:將烘烤后的電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試閉口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束取出電池電芯，接著在電池電芯底部打出一個(gè)直徑為1mm?3mm的孔，并再次將電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試開口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)。
[0031]S30、計(jì)算S10得到的第一內(nèi)部空間體積和S20得到的第二內(nèi)部空間體積的差值，得到電池電芯的內(nèi)部空間差值，電池電芯的內(nèi)部空間差值即為電池電芯內(nèi)的水分的體積。
[0032]按照水密度是lg/cm3,電池電芯內(nèi)的水分的體積可以直接換算成質(zhì)量。
[0033]以18650型號(hào)電芯為例，重量為45g左右，體積約為16mL，假設(shè)該18650電池電芯中水分含量是lOOOppm，即0.001g，水密度是lg/cm3,相對(duì)應(yīng)的體積為0.001cm3。水分占電池電芯的重量比例0.0002%，水分占電池電芯的體積比例0.002%。水分占電芯內(nèi)部空間的體積比例0.002%是重量比例0.0002%的10倍，因此以體積去評(píng)估水分的方式會(huì)更加準(zhǔn)確。
[0034]這種電池電芯的水分測(cè)量方法巧妙的把直接質(zhì)量評(píng)測(cè)方法轉(zhuǎn)移為空間評(píng)測(cè)，通過(guò)烘烤前后電芯內(nèi)部空間變化評(píng)估電芯的水分含量，不僅不需要拆解電芯，還測(cè)試了整個(gè)電芯的水分含量，同時(shí)又以空間方式評(píng)估水分含量，相對(duì)于直接進(jìn)行重量測(cè)量的方式降低了誤差。
[0035]下面為具體實(shí)施例。
[0036]實(shí)施例1
[0037]提供18650圓柱電芯，該18650圓柱電芯的高度為65mm，直徑為18mm，標(biāo)稱容量為 2800mAh〇
[0038]對(duì)18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積分別為10.7493mL、16.1445mL，計(jì)算得到18650圓柱電芯的第一內(nèi)部空間體積為5.3952mL。
[0039]在真空度為-0.095Mpa、氮?dú)夥諊?，?duì)18650圓柱電芯進(jìn)行烘烤，烘烤的溫度為 70°C，烘烤的時(shí)間為40h，接著對(duì)烘烤后的18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得烘烤后的18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積分別為10.7481mL、16.1446mL，計(jì)算得到18650圓柱電芯的第二內(nèi)部空間體積為5.3965mL。
[0040]計(jì)算得到的第一內(nèi)部空間體積和第二內(nèi)部空間體積的差值，得到電池電芯的內(nèi)部空間差值為0.0013mL。
[0041]18650圓柱電芯烘烤前后的內(nèi)部空間差值為0.0013mL，圓柱電芯內(nèi)含有0.0013mL 水分，水分重量為〇.〇〇13g，認(rèn)為實(shí)施例1中提供的18650圓柱電芯的水分含量為 13000ppm〇
[0042]實(shí)施例2
[0043]提供18650圓柱電芯，該18650圓柱電芯的高度為65mm，直徑為18mm，標(biāo)稱容量為 2800mAh〇
[0044]對(duì)18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積分別為10.7513mL、16.1298mL，計(jì)算得到18650圓柱電芯的第一內(nèi)部空間體積為5.3785mL。
[0045]在真空度為-0.095Mpa、氮?dú)夥諊拢瑢?duì)18650圓柱電芯進(jìn)行烘烤，烘烤的溫度為 l〇〇°C，烘烤的時(shí)間為10h，接著對(duì)烘烤后的18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得烘烤后的18650圓柱電芯的開口體積和閉口體積分別為10.751mL、16.1308mL，計(jì)算得到18650圓柱電芯的第二內(nèi)部空間體積為5.3798mL。
[0046]計(jì)算得到的第一內(nèi)部空間體積和第二內(nèi)部空間體積的差值，得到電池電芯的內(nèi)部空間差值為0.0013mL。
[0047]18650圓柱電芯烘烤前后的內(nèi)部空間差值為0.0013mL，圓柱電芯內(nèi)含有0.0013mL 水分，水分重量為〇.〇〇13g，認(rèn)為實(shí)施例2中提供的18650圓柱電芯的水分含量為 13000ppm〇
[0048]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池電芯的水分測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟:提供待測(cè)的電池電芯，并且對(duì)所述電池電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之 差記為第一內(nèi)部空間體積；在真空條件、保護(hù)氣體氛圍下，對(duì)所述電池電芯進(jìn)行烘烤，接著對(duì)烘烤后的所述電池電 芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量，二者之差記為第二內(nèi)部空間體積；以及計(jì)算得到的所述第一內(nèi)部空間體積和所述第二內(nèi)部空間體積的差值，得到電池電芯的 內(nèi)部空間差值，所述電池電芯的內(nèi)部空間差值即為所需的電池電芯內(nèi)的水分的體積。2.如權(quán)利要求1所述的電池電芯的水分測(cè)量方法，其特征在于，所述電池電芯為鋰離 子電池電芯。3.如權(quán)利要求1所述的電池電芯的水分測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)所述電池電芯的開 口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量的操作為:將封口后的所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試 閉口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束取出所述電池電芯，接著在所述電池電芯底部打出一 個(gè)直徑為1mm?3mm的孔，并再次將所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試開口電芯體積 并記錄數(shù)據(jù)。4.如權(quán)利要求1所述的電池電芯的水分測(cè)量方法，其特征在于，所述真空條件的真空 度為-0.095Mpa，所述保護(hù)氣體氛圍為氮?dú)夥諊?.如權(quán)利要求1所述的電池電芯的水分測(cè)量方法，其特征在于，電芯烘烤的溫度為 70°C?100°C，烘烤的時(shí)間為10h?40h。6.如權(quán)利要求1所述的電池電芯的水分測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)烘烤后的所述電池 電芯的開口體積和閉口體積進(jìn)行測(cè)量的操作為:將烘烤后的所述電池電芯放入真密度測(cè)試 儀中測(cè)試閉口電芯體積并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束取出所述電池電芯，接著在所述電池電芯底 部打出一個(gè)直徑為1_?3mm的孔，并再次將所述電池電芯放入真密度測(cè)試儀中測(cè)試開口 電芯體積并記錄數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01N5/04GK105987855SQ201510079507
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日
【發(fā)明人】邱沫, 李艷斌, 陳輝
【申請(qǐng)人】深圳市比克電池有限公司