[发明专利]一种锂离子电池胀气气体检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测装置和检测方法，具体讲涉及一种锂离子电池胀气气体检测装置及其检测方法，属于储能技术领域。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长、环境适应性好、无记忆效应等优点，在电动汽车和新能源储能等领域有广阔的应用前景。但是电池在使用过程中，由于内部电解质的分解，电池会出现胀气现象。电池胀气会使正负极片间的接触将不再紧密，使得电池内阻显著增加，电池的循环性能急剧下降，严重的胀气会导致电池安全事故的发生。

很多研究人员对锂离子电池的胀气现象进行了专门的研究。其中对胀气组分分析的研究较多，研究表明锂离子电池产生的气体主要包括二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷等，对于不同的电池类型，产生的气体种类有较大差异。比如钛酸锂电池产生的气体绝大多数(质量分数比)是氢气，也有少量的一氧化碳和二氧化碳；磷酸铁锂电池产生的气体主要是二氧化碳和甲烷；锰酸锂电池产生的气体主要是甲烷和一氧化碳。

现有的锂离子电池胀气组分研究主要是针对软包装锂离子电池所作出的。研究表明，软包装锂离子电池的充放电循环次数、环境温度和充放电方式对电池胀气快慢有很大的影响：电池开始产气的前100个循环内电池的产气量增加迅速，随着循环次数的增加，产气速率变慢；在40℃、55℃、70℃和80℃下对搁置电池或充放电电池进行胀气气体进行检测发现：不同温度下，电池胀气产生气体的种类没有很大变化，说明温度对副反应的种类没有影响，但是气体产生的速率随环境温度的升高而加快。此外胀气速度、气体种类还与电池中电解液的溶剂组分、添加剂种类以及电解液添加量都有一定关系。

由于硬壳电池取气不方便，胀气时外观表现不明显，现有技术中对硬壳锂离子的电池的胀气机理研究较少，对胀气机理的分析存在较大差异：有的研究者认为硬壳锂离子电池的胀气现象是由电池内部存在的少量水分引起的，水分诱导电解液分解从而产生较多的氢气和烷烃。还有的研究者认为硬壳锂离子电池的胀气现象是由电极材料中的过渡金属元素催化导致电解液分解加速所引起。硬壳锂离子电池胀气机理的不清晰，直接导致抑制硬壳锂离子电池胀气现象的技术手段不明确。

现有的抑制硬壳锂离子电池胀气的主要手段是降低电池制作时环境湿度以及在电解液中 添加特定抑制胀气添加剂。但是降低电池制作环境湿度将会较大提高锂离子电池制作成本，而在电解液中添加抑制胀气添加剂的方法比较困难，主要是因为对于硬壳锂离子电池胀气机理研究不透彻，对不同类型硬壳锂离子电池所选用的抑制胀气添加剂的针对性不强，抑制胀气的效果不明显。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种锂离子电池胀气气体检测装置，利用该检测装置可实现所有类型的锂离子电池胀气气体组分和含量的检测，通过对胀气气体组分和含量的准确分析，可推导出可能存在的产生胀气气体的化学方程式，从而为不同锂离子电池在制作过程中抑制胀气添加剂的可针对性选取提供可靠的技术支撑。

本发明提供的技术方案是：一种锂离子电池胀气气体检测装置，其改进之处在于：所述装置包括用于容纳所述锂离子电池的其内部装有液体介质的箱体，设于所述箱体顶部的箱体盖，设于所述箱体外的电池胀气气体组分与含量检测装置、电池胀气气体体积检测装置和电池充放电仪；所述电池胀气气体组分与含量检测装置和所述电池充放电仪分别与所述锂离子电池连接；所述电池胀气气体体积检测装置垂直贯穿所述箱体盖后伸入所述液体介质内。

优选的，所述装置还包括用于测量锂离子电池胀气气体温度的温度传感器；所述箱体的侧壁上留有温度传感器连接线出口；温度传感器连接线的一端与箱体外的所述温度传感器相连，其另一端贯穿所述温度传感器连接线出口与所述锂离子电池的一端相连；所述温度传感器连接线由所述温度传感器连接线出口引出后，在所述温度传感器连接线出口处涂覆有密封胶。

优选的，所述锂离子电池为浸没在所述液体介质中的矩形电池；所述矩形电池的同侧设有正负电极；所述箱体为体积与所述矩形电池相适应的六面体，所述箱体的侧壁上对应设有正负电极接线引出口；正极接线和负极接线的一端分别连接所述正负电极，另一端由所述正负电极接线引出口引出至所述箱体外部后与所述电池充放电仪相连；

所述箱体用有机玻璃制作，所述正极接线和所述负极接线由所述正负极接线引出口引出后，在所述正负极接线引出口处涂覆有密封胶。