一種電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池、電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置，以及連接電池和電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置的輸氣導(dǎo)管；本實(shí)用新型電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、安全有效、能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地檢測(cè)鋰離子電池化成產(chǎn)氣量，且整個(gè)測(cè)試過(guò)程不改變電池化成狀態(tài)，與真實(shí)生產(chǎn)狀態(tài)一致，能夠真正準(zhǔn)確的反映化成產(chǎn)氣狀況。
【專利說(shuō)明】一種電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池制造領(lǐng)域，特別是一種化成產(chǎn)氣量收集測(cè)定系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]能源和環(huán)境的要求使得鋰離子電池應(yīng)用愈加廣泛。在電池制造工藝過(guò)程中，化成是極為重要的一步?；蛇^(guò)程中，電解液溶劑在負(fù)極上形成固體電解質(zhì)界面膜，與此同時(shí)電解液體系中溶劑組分碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)等在一定電位下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)C02、CH4, C2H4, H2等氣體。氣體的存在會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池的性能衰減、內(nèi)阻增大、膨脹變形等。不同的正負(fù)極材料體系、不同的電解液、不同的電池結(jié)構(gòu)、不同的化成前極片含水量，產(chǎn)氣規(guī)律不同，產(chǎn)生的氣體成分、體積不同。
[0003]化成產(chǎn)氣的研究能夠?yàn)殡姵卣?fù)極材料的選擇、電解液品質(zhì)的鑒定以及電池制造工藝的優(yōu)化等提供幫助，且對(duì)電池的電化學(xué)性能、循環(huán)性能、安全性能等都會(huì)產(chǎn)生重要影響。因此，化成產(chǎn)氣的研究具有重要的意義。
[0004]但是目前現(xiàn)有的產(chǎn)氣收集裝置比較復(fù)雜、難以操作，且所用氣體收集實(shí)驗(yàn)電池均需要浸入電解液中，與生產(chǎn)電池化成時(shí)的狀態(tài)不一致，不能完全準(zhǔn)確地反映真實(shí)的產(chǎn)氣狀況，因此需要一種簡(jiǎn)單、有效、準(zhǔn)確、即時(shí)檢測(cè)的手段。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，在保持與生產(chǎn)電池所有化成狀態(tài)一致的條件下，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、安全有效、能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地檢測(cè)的氣體收集測(cè)定裝置，為電池制造過(guò)程中正負(fù)極材料的選擇、電解液鑒定、制造工藝優(yōu)化提供有力支撐，從而大幅提升最終電池產(chǎn)品的整體性能。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池、電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置，以及連接電池和電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置的輸氣導(dǎo)管。
[0008]其中所述的輸氣導(dǎo)管和所述電池及所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置為密封連接。
[0009]其中所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置由能定量測(cè)定氣體體積的元件組成。
[0010]其中所述的定量測(cè)定氣體體積的元件為具有準(zhǔn)確體積刻度的容器和燒杯。
[0011]其中所述具有準(zhǔn)確體積刻度的容器為酸式滴定管，所述酸式滴定管倒置于燒杯中，燒杯和酸式滴定管充滿測(cè)定氣體體積的介質(zhì)。
[0012]其中所述的介質(zhì)為干燥的有機(jī)溶劑。
[0013]其中所述的干燥有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮及其他有機(jī)溶劑。
[0014]其中所述的燒杯中設(shè)置干燥分子篩。
[0015]其中所述輸氣導(dǎo)管與所述電池的連接端通過(guò)針頭外設(shè)置密封塞來(lái)密封連接。
[0016]其中所述針頭直徑大小與所述電池的注液孔相同，所述密封塞為實(shí)心、帶有密封唇邊的橡膠塞。
[0017]其中所述的電池為鋰離子電池、鉛酸電池、鉛炭電池或堿性電池。
[0018]電池化成前，將不銹鋼針頭插入電池注液孔中并插緊，同時(shí)固定好橡膠塞，并在橡膠塞四周再涂一層凡士林。將燒杯中注約70%的干燥有機(jī)溶劑，將酸式滴定管倒置于有機(jī)溶劑中，將乳膠管一端小心插入滴定管中約50mm，并保持乳膠管此端開(kāi)口處高度與電池注液孔所處高度基本一致。利用吸耳球使滴定管中倒吸入有機(jī)溶劑至滿，然后調(diào)節(jié)液面至50mL刻度線處。此時(shí)，可以開(kāi)啟充放電柜進(jìn)行化成充電，收集氣體。
[0019]應(yīng)用本實(shí)用新型的有益效果:
[0020]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、安全有效、能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地檢測(cè)化成產(chǎn)氣量，且整個(gè)測(cè)試過(guò)程不改變電池化成狀態(tài)，與真實(shí)生產(chǎn)狀態(tài)一致，能夠真正準(zhǔn)確的反映化成產(chǎn)氣狀況。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1:本實(shí)用新型電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)示意圖
[0022]圖2:本實(shí)用新型電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)電池端放大圖
[0023]圖3:本實(shí)用新型電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)氣體收集端放大圖
[0024]圖4:四種極片含水量不同的錳鋰1Ah電池化成產(chǎn)氣記錄曲線

【具體實(shí)施方式】
[0025]為更好的說(shuō)明本實(shí)用新型，下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0026]如圖1-3所示，一種電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，包括電池、乳膠管1、不銹鋼針頭2、橡膠塞3、酸量滴定管4和燒杯5，所述乳膠管A端連接不銹鋼針頭，所述不銹鋼針頭外設(shè)置有橡膠塞，所述乳膠管B端開(kāi)口通入所述酸式滴定管中，所述酸量滴定管倒置于燒杯中。
[0027]所述乳膠管為一條直徑1_、長(zhǎng)度為50cm的細(xì)硅橡膠乳膠管，所述不銹鋼頭直徑與電池注液孔一致，長(zhǎng)度為5mm，并在所述不銹鋼針頭外另外設(shè)置一個(gè)實(shí)心、耐腐蝕、帶有密封唇邊的橡膠塞，并使不銹鋼針頭露出約3_，所述乳膠管B端開(kāi)口，通到一充滿干燥碳酸丙烯酯的50mL酸量滴定管中，所述酸式滴定管倒置于盛滿干燥碳酸丙烯酯并放置有干燥分子篩的燒杯中。
[0028]以錳鋰1Ah電池化成產(chǎn)氣記錄，并進(jìn)行干燥工藝、化成工藝的優(yōu)化為例，本發(fā)明電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)工作過(guò)程如下:
[0029]1、取生產(chǎn)上一只待化成錳鋰1Ah電池，電池化成前，將不銹鋼針頭2插入電池注液孔中并插緊，同時(shí)固定好橡膠塞3，并在橡膠塞3四周再涂一層凡士林。
[0030]2、將燒杯5中注約70%的干燥碳酸丙烯酯，將酸式滴定管4倒置于碳酸丙烯酯中，將乳膠管B端小心插入滴定管中約50mm，并保持乳膠管B端開(kāi)口處高度與電池注液孔所處高度基本一致。
[0031]3、利用吸耳球使滴定管中倒吸入碳酸丙烯酯至滿，然后調(diào)節(jié)液面至50mL刻度線處。此時(shí)，開(kāi)啟充放電柜進(jìn)行化成充電，記錄氣體產(chǎn)生的時(shí)間和體積。
[0032]4、取化成前干燥工藝中的電池，分別測(cè)試極片含水量，然后分別測(cè)定產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣時(shí)間。
[0033]圖4為四種極片含水量不同的電池，測(cè)定產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣時(shí)間的曲線圖。四種電池為化成前干燥工藝中的電池，分別測(cè)試極片含水量，由上到下依次為a、b、C、d，極片含水量分別是:a為500ppm、b為350ppm、c為200ppm、d為150ppm,采用實(shí)施例中的測(cè)定裝置測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)極片含水量越高，化成時(shí)產(chǎn)氣量越大。當(dāng)極片含水量小于150ppm時(shí)，產(chǎn)氣體積約為lmL，可以滿足生產(chǎn)需要。因此可據(jù)此確定化成前干燥工藝的含水量最高允許值為150ppm，并將干燥工藝中的最終極片含水量定為不大于150ppm。化成產(chǎn)氣時(shí)間段集中于化成開(kāi)始后約50min-170min，且極片含水量越少產(chǎn)氣體積越少。因此可以在化成之后180min時(shí)提前封孔，減少電池開(kāi)口時(shí)間，從而減少外界環(huán)境水分對(duì)電池的不利影響。
[0034]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、安全有效、能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地檢測(cè)化成產(chǎn)氣量，且整個(gè)測(cè)試過(guò)程不改變電池化成狀態(tài)，與真實(shí)生產(chǎn)狀態(tài)一致，能夠真正準(zhǔn)確的反映化成產(chǎn)氣狀況。
[0035]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池、電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置，以及連接電池和電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置的輸氣導(dǎo)管，其特征在于， 所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置由能定量測(cè)定氣體體積的元件組成，所述的定量測(cè)定氣體體積的元件為具有準(zhǔn)確體積刻度的容器和燒杯，所述具有準(zhǔn)確體積刻度的容器為酸式滴定管，所述酸式滴定管倒置于燒杯中，燒杯和酸式滴定管充滿測(cè)定氣體體積的介質(zhì)；所述的輸氣導(dǎo)管和所述電池及所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定裝置為密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，其中所述的介質(zhì)為干燥的有機(jī)溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，其中所述的燒杯中設(shè)置干燥分子篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，其中所述輸氣導(dǎo)管與所述電池的連接端通過(guò)針頭外設(shè)置密封塞來(lái)密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，其中所述針頭直徑大小與所述電池的注液孔相同，所述密封塞為實(shí)心、帶有密封唇邊的橡膠塞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池化成產(chǎn)氣量測(cè)定系統(tǒng)，其中所述的電池為鋰離子電池、鉛酸電池、鉛炭電池或堿性電池。
【文檔編號(hào)】G01F19/00GK204007766SQ201420010077
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】熊俊威, 張亞利, 別永合, 馬春響, 葛成鳳, 馮鑫剛, 劉光吉, 張鐵柱 申請(qǐng)人:山東威能環(huán)保電源有限公司