[发明专利]一种与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测装置和方法

说明书

本发明涉及电池气体在线检测技术领域，公开了一种与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测装置，包括流量计、电池组、联合三通接头；联合三通接头包括三通套管、密封头和导流管；三通套管包括第一套管、第二套管和第三套管，第一套管和第二套管上下相连，以形成电池仓，第三套管与电池仓的一侧连接，电池组位于电池仓中，密封头与第二套管连接，导流管的一端与第一套管连接，载气瓶通过流量计与第三套管连接，导流管的另一端与瞬态质谱仪连接。本发明还公开了一种与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测方法。其有益效果在于：能够实时监测离子电池使用过程中的产气情况，可以定性、定量的对气体成分进行实时在线分析和监控电池内部气压变化。

技术领域

本发明涉及电池气体在线检测技术领域，具体涉及一种与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测装置和方法。

背景技术

电池是指一种盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。随着科学技术的发展，电池在手机、汽车等领域获得了越来越广泛的应用，与人类日常生活息息相关。然而，在电池的充放电反应中有可能会有副反应的存在并且产生气体，随着时间的推移气体的量逐渐堆积，会严重损害电池的使用寿命，甚至可能会造成安全问题。

电池产生气体的主要来源包括电极材料本身释放氧气以及有机电解液的分解等等，这些气体作为电极反应的产物，可以用来反向推测电极反应的过程，同时，鉴别这些气体出气相产物，并分析催化反应的过程，则有利于准确鉴别在电势循坏下电极材料的结构变化和电解液的稳定性。

瞬态质谱仪或残余气体分析仪，可以实现快速的气体分析。因此，开发一种用于实时测量电池内部随充放电过程所产生痕量气体的原位测试装置，实现实时监测离子电池在某个电压区间或某个连续充放电过程中的产气现象，对于研究电池中反应所产生的气体具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测装置。能够对二次离子电池在充放电过程中生产的气体进行检测。

本发明的另一目的在于提供一种操作方便的与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种与瞬态质谱仪联用的多电池体系气体检测装置，包括载气瓶、流量计、电池组、联合三通接头和瞬态质谱仪；所述联合三通接头包括三通套管、密封头和导流管；所述三通套管包括第一套管、第二套管和第三套管，所述第一套管和第二套管上下相连，以形成电池仓，所述第三套管与电池仓的一侧连接，所述电池组位于电池仓中，并与第三套管相对，所述密封头与第二套管连接，以将电池仓的下端密封，所述导流管的一端与第一套管连接，所述载气瓶通过流量计与第三套管连接，所述导流管的另一端与瞬态质谱仪连接。

进一步地，还包括三通阀和压力传感器；所述三通阀的第一接口与导流管的另一端连接，所述三通阀的第二接口与压力传感器连接，所述三通阀的第三接口与瞬态质谱仪连接。

进一步地，还包括第一直通阀；所述流量计与第三套管之间安装有第一直通阀。

进一步地，还包括第二直通阀；所述三通阀的第三接口与瞬态质谱仪之间安装有第二直通阀。

进一步地，所述电池组包括从下到上依次堆叠的对电极、隔膜、电极材料、多孔集流体和弹簧；所述对电极与密封头接触，所述弹簧与导流管接触。

进一步地，所述密封头和导流管均采用导电金属材料制成。

进一步地，所述导流管包括相连接的大径段和小径段；所述大径段和小径段内均开有内径相等的导流通道，所述大径段与电池仓第一套管连接，所述小径段与瞬态质谱仪连接。

进一步地，所述第一套管、第二套管和第三套管采用耐腐蚀绝缘塑料材料制成。