本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車動(dòng)力電池制造領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)電池內(nèi)部壓強(qiáng)的方法及電池內(nèi)部壓強(qiáng)檢測(cè)件。

背景技術(shù)：

鋰離子電池從實(shí)際產(chǎn)業(yè)化到現(xiàn)在為止已經(jīng)有近二十年的歷史，作為一種新型的綠色高能環(huán)保動(dòng)力型電池，具有能量密度高、使用周期長(zhǎng)、無(wú)毒環(huán)保和方便回收利用等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前來(lái)看鋰離子電池是最優(yōu)的儲(chǔ)能裝置，其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鉛酸、鎳氫等電池，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域，特別是近期和未來(lái)的新能源汽車方面，其需求量和發(fā)展幾乎呈直線上升趨勢(shì)。

鋰離子電池按外觀結(jié)構(gòu)可分為軟包結(jié)構(gòu)、方形金屬殼結(jié)構(gòu)、圓柱體結(jié)構(gòu)等幾種類型。其中，圓柱體電池具有高度成熟的自動(dòng)化設(shè)備、技術(shù)生產(chǎn)成熟、安全性好、機(jī)械強(qiáng)度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為新能源汽車儲(chǔ)能電源的首選。但由于圓柱體電池本身體積較小，應(yīng)用在新能源汽車上需要的電池?cái)?shù)量會(huì)很龐大，這就要求所使用的電池必須有極好的一致性和安全性能，這也是各大圓柱體鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)所必須面臨的問(wèn)題。

圓柱體鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中從封口開始一直保持密封狀態(tài)，不會(huì)像軟包、方形金屬殼電池那樣中間會(huì)有排氣過(guò)程。由于電池在預(yù)充化成過(guò)程中存在特有的電化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生乙烯、甲烷、乙烷等氣體，必然會(huì)導(dǎo)致圓柱體密封腔內(nèi)的壓強(qiáng)增高。正常情況下，不會(huì)對(duì)電池性能造成很大的負(fù)面影響，是允許這部分氣體和壓強(qiáng)存在的。但如果鋰離子電池在制造過(guò)程中出現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)不合理、生產(chǎn)管控不到位等原因，就會(huì)造成圓柱體密封腔內(nèi)的氣體壓強(qiáng)偏高或者批量生產(chǎn)的電池之間壓強(qiáng)不均一等現(xiàn)象，最終會(huì)影響電池的安全和一致性，導(dǎo)致無(wú)法大批量成組使用。

目前對(duì)圓柱體電池內(nèi)部壓強(qiáng)的檢測(cè)還沒(méi)有切實(shí)有效的方法?？梢試L試的簡(jiǎn)單方法有兩個(gè)：一個(gè)是通過(guò)測(cè)試單顆電池電化學(xué)性能來(lái)對(duì)電池內(nèi)部壓強(qiáng)進(jìn)行評(píng)估；另一個(gè)方法是通過(guò)一種高精度的密閉壓力傳感器，將單顆電池進(jìn)行破壞，通過(guò)壓力的微小變化來(lái)進(jìn)行估算。但這兩種方法弊端太多，首先是無(wú)法精確有效地對(duì)電池內(nèi)壓進(jìn)行檢測(cè)，其次是無(wú)法應(yīng)用到規(guī)?；拇笈可a(chǎn)中，因此這兩種方法都沒(méi)在鋰電行業(yè)被應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決電池內(nèi)部壓強(qiáng)的測(cè)試比較困難，原有的測(cè)試方法要么無(wú)法精確檢測(cè)電池內(nèi)壓要么是破壞性檢測(cè)，無(wú)法應(yīng)用到規(guī)?；拇笈可a(chǎn)中的技術(shù)問(wèn)題；提供一種檢測(cè)電池內(nèi)部壓強(qiáng)的方法及電池內(nèi)部壓強(qiáng)檢測(cè)件，其能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池內(nèi)壓的檢測(cè)，檢測(cè)精確，滿足規(guī)?；笈可a(chǎn)的需求。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：本發(fā)明檢測(cè)電池內(nèi)部壓強(qiáng)的方法為：首先在電池制作過(guò)程中在電池內(nèi)部空腔中設(shè)置一個(gè)內(nèi)部灌充有空氣的彈性密封體，電池在預(yù)充化成結(jié)束后，電池內(nèi)部壓強(qiáng)會(huì)增高，導(dǎo)致所述的彈性密封體形變收縮，此時(shí)通過(guò)X射線對(duì)電池進(jìn)行透射檢測(cè)獲得彈性密封體的外徑大小，再計(jì)算出彈性密封體的體積，然后通過(guò)氣體方程PV＝nRT，其中，P為彈性密封體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，V為彈性密封體的體積，n為彈性密封體內(nèi)氣體物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)，T為氣體溫度，計(jì)算獲得彈性密封體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，即為電池內(nèi)部的壓強(qiáng)值。V為彈性密封體的體積，也就是彈性密封體內(nèi)氣體的體積；n為彈性密封體內(nèi)氣體物質(zhì)的量，即氣體的摩爾數(shù)；T為氣體溫度，也就是電池內(nèi)部空腔中的溫度。本技術(shù)方案中的氣體方程是和電池外界大氣壓作對(duì)比進(jìn)行計(jì)算的，已知外界大氣壓壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓。因?yàn)閺椥悦芊怏w是密封的，所以氣體方程中的n、R都是固定的，壓強(qiáng)通過(guò)除法比例計(jì)算獲得。本發(fā)明方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池內(nèi)壓的檢測(cè)，檢測(cè)精確，滿足規(guī)?；笈可a(chǎn)的需求。

本發(fā)明檢測(cè)電池內(nèi)部壓強(qiáng)的方法中所使用的電池內(nèi)部壓強(qiáng)檢測(cè)件，包括設(shè)在電池內(nèi)部空腔中的彈性密封體，彈性密封體包括彈性壁及由彈性壁密封包圍而成的腔體，腔體中灌有產(chǎn)生的壓強(qiáng)值和電池內(nèi)部空腔中的壓強(qiáng)值相同的空氣。在電池制作過(guò)程中，在電池密封封口前將彈性密封體放入到電池內(nèi)部空腔中，待鋰離子電池后續(xù)生產(chǎn)工序完成，然后進(jìn)行封口密封。電池在預(yù)充化成結(jié)束后，由于過(guò)程中發(fā)生的特有的電化學(xué)反應(yīng)，電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生乙烯、甲烷、乙烷等氣體，必然會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部空腔中的壓強(qiáng)增高。由于彈性密封體是密封的，內(nèi)部氣體含量一定，在外部壓力的作用下，必然會(huì)發(fā)生形變收縮，體積變小。這時(shí)，采用X射線對(duì)電池進(jìn)行穿透檢測(cè)，可以檢測(cè)到彈性密封體的外徑大小，繼而可以計(jì)算出彈性密封體的體積，根據(jù)氣體方程PV＝nRT，其中，P為氣體壓強(qiáng)，V為氣體體積，n為氣體物質(zhì)的量(即摩爾數(shù))，R為氣體常數(shù)，T為氣體溫度(即電池內(nèi)部空腔中的溫度，電池內(nèi)部溫度由專門設(shè)置的溫度檢測(cè)電路完成)，計(jì)算獲得彈性密封體的內(nèi)部壓強(qiáng)值P。因?yàn)閺椥悦芊怏w材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，其內(nèi)部壓強(qiáng)也等同于電池內(nèi)部空腔內(nèi)的壓強(qiáng)，即圓柱體鋰離子電池腔體內(nèi)的壓強(qiáng)值。本發(fā)明可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池內(nèi)壓的檢測(cè)，檢測(cè)精確，滿足規(guī)?；笈可a(chǎn)的需求。

作為優(yōu)選，所述的彈性密封體和所述的電池蓋帽相連。確保彈性密封體安裝位置相對(duì)固定，便于檢測(cè)。彈性密封體可以單獨(dú)作為一個(gè)部件使用，即不與其他部件連接，直接使用。也可以和其他部件進(jìn)行組合連接使用，如通過(guò)焊接或者粘連等方式固定在電池蓋帽或鋰離子電池其他部件上。

作為優(yōu)選，所述的彈性密封體的彈性壁的壁厚均勻。受力均勻，提高檢測(cè)精確性。

作為優(yōu)選，所述的彈性密封體呈球體或橢球體。確保彈性密封體受力均勻，也便于計(jì)算體積。當(dāng)然彈性密封體的形狀采用較規(guī)則、體積容易計(jì)算的幾何體都是可以的。

作為優(yōu)選，所述的彈性密封體的外徑為0.5～1mm，彈性壁的壁厚為0.1～0.4mm。

作為優(yōu)選，所述的彈性壁的材質(zhì)為具有不能夠被電解液腐蝕、不易破裂及易拉伸和收縮的特點(diǎn)的材質(zhì)。

作為優(yōu)選，所述的彈性壁的材質(zhì)為丁苯類橡膠。采用常規(guī)改性橡膠，為丁苯橡膠和天然橡膠的組成，內(nèi)部添加了部分特殊非金屬元素。該組合橡膠具有一定的強(qiáng)度和伸縮性，同時(shí)不與鋰離子電池中的溶劑(如碳酸二甲酯、微量的氫氟酸)進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)兼顧了氣密性、機(jī)械強(qiáng)度和抗老化等性能。

本發(fā)明的有益效果是：能精確有效地對(duì)任何密閉電池內(nèi)部氣體壓強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方便，滿足規(guī)?；笈可a(chǎn)的需求，從而最終能對(duì)鋰離子電池的電化學(xué)性能、安全性能和一致性進(jìn)行有效的評(píng)估篩選。本發(fā)明中的彈性密封體，制作簡(jiǎn)單，材料綠色環(huán)保，總體成本低廉，性價(jià)比很高，在鋰電池電化學(xué)性能、安全性能和一致性要求越來(lái)越高的鋰電市場(chǎng)很有前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明電池內(nèi)部壓強(qiáng)檢測(cè)件的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明電池內(nèi)部壓強(qiáng)檢測(cè)件安裝在電池中的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.彈性密封體，2.彈性壁，3.腔體，4.鋼殼，5.卷芯，6.電池蓋帽，7.電池內(nèi)部空腔，8.正極極耳。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例：本實(shí)施例的檢測(cè)電池內(nèi)部壓強(qiáng)的方法，指檢測(cè)圓柱體鋰離子電池內(nèi)部壓強(qiáng)的方法，具體方法為：制作電池時(shí)，先將卷芯放置到鋼殼中，再高溫烘烤若干小時(shí)以除去內(nèi)部的水分，然后進(jìn)行注液，再將彈性密封體置于電池內(nèi)部空腔中，將正極極耳呈Z字型彎折，最后蓋上電池蓋帽并采用機(jī)械壓封進(jìn)行密閉封口，制成成品電池。圓柱體鋰離子電池在制成后擱置活化一段時(shí)間，待電解液完全浸潤(rùn)卷芯后開始進(jìn)行小電流充電操作。電池在預(yù)充化成結(jié)束后，由于過(guò)程中發(fā)生的特有的電化學(xué)反應(yīng)，電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生乙烯、甲烷、乙烷等氣體，必然會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部空腔中的壓強(qiáng)增高。由于彈性密封體是密封的，內(nèi)部氣體含量一定，在外部壓力的作用下，必然會(huì)發(fā)生形變收縮，體積變小。這時(shí)，采用X射線對(duì)電池進(jìn)行穿透檢測(cè)，可以檢測(cè)到彈性密封體的外徑大小，繼而可以計(jì)算出彈性密封體的小球體積，根據(jù)氣體方程PV＝nRT，其中，P為小球內(nèi)氣體壓強(qiáng)，V為小球內(nèi)氣體體積，n為小球內(nèi)氣體物質(zhì)的量(即摩爾數(shù))，R為氣體常數(shù)，T為小球內(nèi)氣體溫度(即電池內(nèi)部空腔中的溫度)，計(jì)算獲得彈性密封體的內(nèi)部壓強(qiáng)值P。因?yàn)閺椥悦芊怏w材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，其內(nèi)部壓強(qiáng)也等同于電池內(nèi)部空腔內(nèi)的壓強(qiáng)，即圓柱體鋰離子電池腔體內(nèi)的壓強(qiáng)值。

上述方法中所使用的電池內(nèi)部壓強(qiáng)檢測(cè)件，安裝在圓柱體鋰離子電池內(nèi)部，如圖2所示，圓柱體鋰離子電池包括圓桶狀鋼殼4及安裝在鋼殼4內(nèi)的卷芯5，鋼殼4的開口處密封蓋有電池蓋帽6，電池蓋帽6和卷芯5之間形成電池內(nèi)部空腔7，電池內(nèi)部空腔7中裝有一個(gè)彈性密封體1，彈性密封體1和電池蓋帽6粘連，連在電池蓋帽6上的正極極耳8呈Z字型彎折并和卷芯5相連。如圖1所示，彈性密封體1是個(gè)圓球體，彈性密封體包括彈性壁2及由彈性壁2密封包圍而成的腔體3，腔體3中灌有一定量的空氣，腔體中空氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)值和電池內(nèi)部空腔中的壓強(qiáng)值相同。整個(gè)彈性壁2的壁厚均勻，彈性壁2的材質(zhì)采用丁苯類橡膠，其不能夠被電解液腐蝕，機(jī)械強(qiáng)度高，不易破裂，伸展性好，易拉伸和收縮，無(wú)毒，價(jià)格便宜。本實(shí)施例中，彈性密封體1的外徑為1mm，彈性壁2的壁厚為0.25mm。

本發(fā)明能精確有效地對(duì)任何密閉電池內(nèi)部氣體壓強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方便，滿足規(guī)模化大批量生產(chǎn)的需求，從而最終能對(duì)鋰離子電池的電化學(xué)性能、安全性能和一致性進(jìn)行有效的評(píng)估篩選。本發(fā)明中的彈性密封體，制作簡(jiǎn)單，材料綠色環(huán)保，總體成本低廉，性價(jià)比很高，在鋰電池電化學(xué)性能、安全性能和一致性要求越來(lái)越高的鋰電市場(chǎng)很有前景。