CN106769642A - 一种测量电池内压和产气量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是当电池过充或过放引发电池体系热失控时，电池内部压力剧增，通过从电池内密封连接出的压力传感器迅速记录电池内部压力变化，同时从电池防爆阀中密封接出引气管至形变导气袋，将形变导气袋完全置于具有溢流孔的水槽之中，通过形变导气袋内聚集气体的膨胀导致水槽内水容积变化，把该水容积的变化量从溢流孔引致量筒读出，根据量筒计数确定气体的体积，结合气体密度确定产生的气体总量。可延伸到动力电池的热失控领域，不依赖电池自身形变，实际应用能扩展到形变量较小的电池类型，实现电池内压、瞬时产气速度以及总产气量的检测，实现定量收集气体并进行成分分析。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池技术，特别是一种测量电池内压和产气量的方法。
背景技术
随着电动车的发展，动力锂离子电池成为的一个重要发展方向，电动车用的动力锂离子电芯（例如铝壳）单体蕴含能量高，电芯数目多，且电池的充放电管理复杂，实际应用过程中及其容易因使用不当引起安全问题。电池系统控制策略失控，会导致某单节或者电池组的过充电或者过放电，电池内部析锂引发电池短路，从而带来较大的火灾。所以产气量检测是电池可靠性必检项目之一，锂离子电池的产气是由电化学副反应引起，主要发生在初期化成、高温存储、高温循环以及过充电等极端情况，初期化成以及高温存储过程，电池化学副反应温和，相对比较安全，产气量较少，目前一些研究主要集中在此过程的气体收集和检测，通过将锂离子电池制成软包电池，通过观察软包电池在初期化成、分容、高温储存过程中体积变化来判断电池产气量。现有技术有一般的检测方法，但所得数据与实际数值相差较大，如专利公开号为CN103674768A，设计的一种锂离子电池化成产气量检测方法及测量装置，先将待测锂离子电池活化，并在电池正负极上焊接金属复合带；然后将活化电池固定在夹具上，用导线把电池金属复合带连接到充放电设备正负极上；再接通电源，对活化电池进行预充电，记录充电前和充电过程中所需各个时间点的数显压力表数值；最后根据充电前后记录的数显压力表数值，计算出各个时间点电池内部的压强，分析电池产气量的大小。而大部分检测都是通过软包装体积的变化粗略评估产气量大小，如专利公开号为CN104880232A，一种测试软包装锂离子电池化成产气量的装置及其使用方法，其装置包括烧杯、量筒、电池、导线、底座和化成装置，烧杯倾斜放置于底座上，电池放置于烧杯中，两根导线的一端分别连接电池的两极，两根导线的另一端分别连接化成装置的正负极，量筒放置于烧杯杯嘴的正下方；使用方法是向烧杯中注入液体，使液体随着化成产气的过程从烧杯中溢出并通过量筒测量其体积。这种方法具有多个局限性：如电池类型固定，只能是软包装电池，因为铝壳或者钢壳电池几乎无形变；只能评估产气量，无法收集气体，并对气体进行分析；对于热失控导致的破裂型电池，无法进行测量。
发明内容
本发明的目的是：针对现有测量方法在热失控电池产气方面测量技术的不足，提供一种能同时定量检测动力电池热失控时，包括过充、过放、炉温等，电池的气体内压和产气量的方法以及装置。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是当电池过充或过放引发电池体系热失控时，电池内部压力剧增，通过从电池内密封连接出的压力传感器迅速记录电池内部压力变化，同时从电池防爆阀中密封接出引气管至形变导气袋，将形变导气袋完全置于具有溢流孔的水槽之中，通过形变导气袋内聚集气体的膨胀导致水槽内水容积变化，把该水容积的变化量从溢流孔引致量筒读出，根据量筒计数确定气体的体积，结合气体密度确定产生的气体总量。
本技术方案在防爆阀被冲开时，气体通过防爆罩经引气管迅速传递到形变导气袋，形变导气袋的体积膨胀体现为水箱的水面上升，即排出气体的量与水变化量相等或成一比例，将水的变化值通过溢流的方式收集到体积量具中。无论是软包电池还是硬壳等形变量较小的电池类型，由于实际产气量即为形变导气袋中采集到的气体量，所以客观、准确地反映了产气量值。在形变导气袋和引气管之间的接口部位设置阀门，即可对收集的气体地进行单独分析检测。通过压力传感器可以记录、显示电池内部压力的即时压力以及变化值，通过流量计可以显示和记录瞬时的气体流量值，为研究蓄电池提供有效的参考数据。
作为优选，所述的在电池顶盖上设置注液孔，所述的注液孔位于注液帽上，压力传感器连接在与注液孔密封配合的铜质导气管上，通过压力传感器实时收集电池化成或储存过程中产气的压力变化。本方案可利用现有的注液孔，也可以另行开孔。
作为优选，所述的电池防爆阀上加装一个防爆罩，防爆罩中心设有出气孔，出气孔中密封引出铜质引气管，引气管中设置气体流量计，通过气体流量计显示瞬时气体流量。防爆罩的材质可选用树脂或金属壳，引气管与防爆阀连接点周围加注密封胶或加装密封圈套，以防止漏气和泄漏电解液。
作为优选，所述的形变导气袋在静止或膨胀状态下均全部淹埋在水槽水中，计量前水面与溢流孔齐平。采用本方法可以比较精确地获得排出的气体量值。
作为优选，所述的形变导气袋的膨胀量与实际电池的出气量相符。形变导气袋具有较大范围的形变能力，良好的伸缩性以及抗腐蚀性，如橡胶、天然乳胶等等。
作为优选，所述的溢流孔部位设有引流水管，引流水管上设有阀门。
本发明的有益效果是：对电池的研究延伸到动力电池的过充等热失控领域；本方法不依赖电池自身的形变，实际应用能扩展到铝壳、钢壳等形变量较小的电池类型；实现了电池内压、瞬时产气速度以及总产气量的检测；实现定量收集气体，取出后进行成分检测分析；本装置结构简单，成本低，基本无辅助损耗，可长期使用。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中：1. 电池，2. 注液孔，3. 导气管，4. 压力传感器，5. 防爆罩，6. 气体流量计，7. 引气管，8. 水槽，9. 引流水管，10. 量筒。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例一种测量电池内压和产气量的方法，其方案是当电池1过充或过放引发电池体系热失控时，电池内部压力极剧增加，使用与电池密封连接的导气管从电池1内引出到一个压力传感器4，来迅速记录电池1内部压力变化，同时，从电池1的防爆阀中同样密封接出引气管7，引气管7的尾端装配一个形变导气袋，形变导气袋整个完全浸置于水槽8内，水槽8上部位具有溢流孔，形变导气袋内聚集气体的膨胀会导致水槽内水容积变化，即排出气体量用水量来表示，把与气体等量的水容积从溢流孔引到量筒读出，根据量筒计数确定气体的体积，结合气体密度确定产生的气体总量。
一种测量电池内压和产气量的装置，如图1所示，包括水槽8，水槽8上部位设有溢流孔，水槽8中注有水，水中设有一个天然乳胶制的形变导气袋，形变导气袋具有较大的形变能力，其膨胀量与实际电池的出气量相符；形变导气袋与引气管7一端连接，引气管7的另一端穿过电池1防爆阀上的一个防爆罩5出气孔并深入到电池1内，该出气孔部位加注密封胶，引气管7为铜管，引气管7上装有气体流量计6，引气管7上装有阀门，通过气体流量计6显示瞬时气体流量。溢流孔上连接一条引流水管9，引流水管9把水注入量筒10，引流水管9上也设有阀门。在电池1顶盖上设有注液帽，注液帽中间开设一个注液孔2，设一铜质导气管3穿过注液孔2至电池1内，导气管3和注液孔2部位加装一个密封圈套，导气管3端部安装压力传感器4，通过压力传感器4实时收集电池化成或储存过程中产气的压力变化。
工作时，形变导气袋在静止或膨胀状态下都要全部淹埋在水槽8水中，计量前水槽8中的水面与溢流孔齐平，当形变导气袋中进入气体时，便从溢流孔中流出等量水量。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、方法等均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是当电池（1）过充或过放引发电池体系热失控时，电池内部压力剧增，通过从电池内密封连接出的压力传感器（4）迅速记录电池内部压力变化，同时从电池防爆阀中密封接出引气管（7）至形变导气袋，将形变导气袋完全置于具有溢流孔的水槽（8）之中，通过形变导气袋内聚集气体的膨胀导致水槽内水容积变化，把该水容积的变化量从溢流孔引致量筒读出，根据量筒计数确定气体的体积，结合气体密度确定产生的气体总量。
2.根据权利要求1所述的一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是在电池（1）顶盖上设置注液孔（2），所述的注液孔位于注液帽上，压力传感器（4）连接在与注液孔密封配合的铜质导气管（3）上，通过压力传感器实时收集电池化成或储存过程中产气的压力变化。
3.根据权利要求1或2所述的一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是在所述的电池防爆阀上加装一个防爆罩（5），防爆罩中心设有出气孔，出气孔中密封引出铜质引气管（7），引气管中设置气体流量计（6），通过气体流量计显示瞬时气体流量。
4.根据权利要求1或2所述的一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是所述的形变导气袋在静止或膨胀状态下均全部淹埋在水槽（8）水中，计量前水面与溢流孔齐平。
5.根据权利要求1所述的一种测量电池内压和产气量的方法，其特征是所述的形变导气袋的膨胀量与实际电池的出气量相符。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种测量电池内压和产气量的方法，其特征在于溢流孔部位设有引流水管（9），引流水管上设有阀门。
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