鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置及使用其的檢測設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置及使用其的檢測設(shè)備，包括：殼體，其兩頭開口；導(dǎo)電的上下蓋，可拆卸地經(jīng)由氣密性組件與所述殼體的兩頭開口分別氣密性配合，與殼體形成腔以注入電解液以及裝入固定無外殼電芯，上蓋具有通孔，電芯的上極柱中具有與上蓋的通孔連通的通孔，上下蓋能夠分別電連接到無外殼電芯的上下極柱并電連接到電池充放電儀進行充放電；具有入口、閥門和出口的快接頭，快接頭的入口與上蓋的通孔連通，閥門用于打開和關(guān)閉快接頭，出口用于連接到質(zhì)譜儀以向其提供在線產(chǎn)生的氣體。利用該裝置，能夠在線地檢測電池內(nèi)部生成氣體，分析不同電解液組成、電極材料及其處理手段（包覆等）、充放電方式對于產(chǎn)氣的作用。
【專利說明】鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置及使用其的檢測設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置及使用其的檢測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，鋰離子電池技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，中國鋰電產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速增長，且鋰離子電池的應(yīng)用涵蓋各種領(lǐng)域，對于鋰離子電池的性能提出了更高的要求。
[0003]至今大多數(shù)商品鋰離子電池采用LiCo02、LiMn204、LiFePO4正極和不同類型的石墨材料負極，電解質(zhì)則含有LiPF6的碳酸酯溶液。
[0004]影響鋰離子電池性能的因素很多，其不僅與電池材料的穩(wěn)定性相關(guān)，同時也與電池內(nèi)部的各種物理與化學(xué)過程密切相關(guān)，如正極材料的溶解、電解質(zhì)溶劑的分解以及電極極片結(jié)構(gòu)松弛引起的活性材料脫落等。
[0005]電解質(zhì)溶劑的分解會導(dǎo)致析氣問題。具體說來，盡管電解質(zhì)中常用的烷基碳酸酯溶劑的氧化電勢較高(在4.5-5V之間)，但在較高電勢下仍會被氧化產(chǎn)生包括CO、CO2以及含有酯鍵、羥基以及醛基的有機物。同時在低電勢下，會在負極的表面發(fā)生分解從而產(chǎn)生烯烴氣體。所產(chǎn)生的氣體會滯留在正負極間，使電池性能急劇下降并還會對電池的安全構(gòu)成威脅。因此如何抑制氣體的產(chǎn)生，是鋰離子電池研究的重要內(nèi)容之一。除了電解質(zhì)溶劑的分解，還存在電解質(zhì)中的鋰鹽的穩(wěn)定性問題。如最常用的LiPF6，在電解質(zhì)中的分解溫度只有80-85°C。Li鹽的分解不僅影響其本身的穩(wěn)定性，同時其分解產(chǎn)生的HF極易參與正極發(fā)生的反應(yīng)，降低正極的穩(wěn)定性，而且產(chǎn)物PF5與SEI膜中的Li2CO3、烷基碳酸鋰和烷氧基碳酸鋰反應(yīng)，生成導(dǎo)電性差的LiF并放出氣體，從而導(dǎo)致電池性能的下降以及危及電池的安全性能。因此，抑制鋰鹽的分解對提高電池性能也具有重要的意義。
[0006]通過對于鋰離子電池在循環(huán)充放電過程中在線地檢測其內(nèi)部生成氣體，可以分析電池內(nèi)部電解質(zhì)分解與不可逆反應(yīng)發(fā)生機理，同時檢測不同電解液組成、電極材料及其處理手段(包覆等)、充放電方式對于電池內(nèi)部產(chǎn)氣的作用效果，以便得出對于電池內(nèi)部產(chǎn)氣的抑制效果最好的電解液組成、電極材料及其處理手段以及充放電方式。因此，需要提供一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型提供了一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其包括:
[0008]殼體，其兩頭開口 ；
[0009]導(dǎo)電的上蓋和下蓋，可拆卸地經(jīng)由氣密性組件與所述殼體的兩頭開口分別氣密性配合，與所述殼體形成腔用于注入電解液以及裝入且固定無外殼電芯，所述上蓋具有通孔，所述無外殼電芯的上極柱中具有與所述上蓋的通孔連通的通孔，所述上蓋和下蓋能夠分別電連接到所述無外殼電芯的上下極柱，并能夠電連接到電池充放電儀進行充放電；
[0010]具有入口、閥門和出口的快接頭，所述快接頭的入口與所述上蓋的通孔連通，所述閥門用于打開和關(guān)閉所述快接頭，所述出口用于連接到質(zhì)譜儀以向其提供在線產(chǎn)生的氣體。
[0011]利用該裝置，可以先拆開上蓋和下蓋，將無外殼電芯裝入殼體，先將下蓋經(jīng)由氣密性組件與殼體的下頭開頭氣密性配合好(裝配下蓋和裝入無外殼電芯的步驟的順序可以調(diào)換)，然后注入電解液，將上蓋經(jīng)由氣密性組件與殼體的上頭開口氣密性配合好，關(guān)閉快接頭，從而使得在無外殼電芯在密閉腔內(nèi)浸潤在電解液中的情況下，利用連接到上蓋和下蓋的電池充放電儀進行充放電，并將質(zhì)譜儀連接到快接頭的出口，打開快接頭，由此在進行充放電的同時，利用質(zhì)譜儀在線地獲取所生成的氣體并對其成分進行分析。
[0012]優(yōu)選地，所述氣密性組件由蓋套和O型墊圈構(gòu)成。兩者的配合能夠確保上蓋和下蓋與殼體實現(xiàn)緊密裝配，更好地防止漏氣。
[0013]優(yōu)選地，在極柱與相應(yīng)的氣密性組件之間設(shè)置有帶孔的墊片，所述極柱具有凸出部以經(jīng)由相應(yīng)的墊片中的孔伸出并電連接到上蓋和下蓋中相應(yīng)的一個。優(yōu)選地，所述墊片的外圍尺寸與相應(yīng)開口的內(nèi)部尺寸相匹配。優(yōu)選地，所述殼體由主體段和兩頭的膨脹臺階部構(gòu)成，所述主體段的長度適應(yīng)無外殼電芯除極柱之外的長度，墊片適配于所述膨脹臺階部的基部處。由此，利用所述墊片和殼體，能夠?qū)o外殼電芯在軸向上和徑向上都更穩(wěn)定地固定在腔中，避免由于搖晃或振動導(dǎo)致破壞極耳與極柱的連接關(guān)系或在注入的電解液中產(chǎn)生氣泡或空穴導(dǎo)致影響電芯的化成效果及檢測結(jié)果。此外，防止用上蓋和下蓋與殼體的相應(yīng)開口密封性壓緊配合時墊片對無外殼電芯的軸向擠壓，避免損壞電芯的性能。
[0014]優(yōu)選地，所述上蓋和下蓋由金屬制成。
[0015]本實用新型還提供一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線檢測設(shè)備，包括:
[0016]上述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置；
[0017]電池充放電儀，電連接到所述鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置的上下蓋來對電芯進行充放電；
[0018]質(zhì)譜儀，連接到所述鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置的快接頭的出口，以對經(jīng)由出口輸出的產(chǎn)氣進行組成分析。
[0019]該鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置能夠與市面上能夠購買到的電池充放電儀和質(zhì)譜儀協(xié)同操作以構(gòu)成鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線檢測設(shè)備，在循環(huán)充放電過程中在線地檢測鋰離子電池內(nèi)部生成的氣體的組成。此外，該鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置和檢測設(shè)備制造簡單、成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊，便于批量生產(chǎn)供應(yīng)給各電池廠商、實驗室等來對鋰離子電池進行質(zhì)檢、優(yōu)化和改進。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地描述本實用新型的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖作簡要介紹。顯而易見，這些附圖僅是本申請記載的一些【具體實施方式】。根據(jù)本實用新型的包括但不限于以下這些附圖。
[0021]圖1示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置的主視圖；
[0022]圖2示出根據(jù)本實用新型的另一個實施例的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置的局部剖視圖；
[0023]圖3示出圖2所示的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置連同無外殼電芯的分解圖。
[0024]附圖標(biāo)記的說明
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其特征在于包括: 殼體，其兩頭開口； 導(dǎo)電的上蓋和下蓋，可拆卸地經(jīng)由氣密性組件與所述殼體的兩頭開口分別氣密性配合，與所述殼體形成腔用于注入電解液以及裝入且固定無外殼電芯，所述上蓋具有通孔，所述無外殼電芯的上極柱中具有與所述上蓋的通孔連通的通孔，所述上蓋和下蓋能夠分別電連接到所述無外殼電芯的上下極柱，并能夠電連接到電池充放電儀進行充放電； 具有入口、閥門和出口的快接頭，所述快接頭的入口與所述上蓋的通孔連通，所述閥門用于打開和關(guān)閉所述快接頭，所述出口用于連接到質(zhì)譜儀以向其提供在線產(chǎn)生的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其特征在于，所述氣密性組件由蓋套和O型墊圈構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其特征在于，在上下極柱與相應(yīng)的氣密性組件之間設(shè)置有帶孔的墊片，所述上下極柱具有凸出部以經(jīng)由相應(yīng)的墊片中的孔伸出并電連接到上蓋和下蓋中相應(yīng)的一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其特征在于，所述墊片的外圍尺寸與相應(yīng)開口的內(nèi)部尺寸相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其特征在于，所述殼體由主體段和兩頭的膨脹臺階部構(gòu)成，所述主體段的長度適應(yīng)無外殼電芯除極柱之外的長度，墊片適配于所述膨脹臺階部的基部處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置，其特征在于，所述上蓋和下蓋由金屬制成。
7.一種鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線檢測設(shè)備，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置； 電池充放電儀，電連接到所述鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置的上下蓋來對電芯進行充放電； 質(zhì)譜儀，連接到所述鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)氣在線收集裝置的快接頭的出口，以對經(jīng)由出口輸出的產(chǎn)氣進行組成分析。
【文檔編號】H01M10/058GK203456552SQ201320392576
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】邱新平, 郭勛, 劉源 申請人:清華大學(xué)