一种锂离子电池析锂检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池析锂检测装置。


背景技术：

2.随着新能源产业的快速发展以及新能源汽车在续航里程和充电速度上的不断提高，由动力电池所引发的安全问题日益凸显。长的续航里程要求电池包具有较高的能量密度，快速充电则要求电池具有良好的倍率性能。在高能量密度和大倍率的条件下，动力电池易发生安全事故，尤其是在恶劣的环境工况下，如高温环境、低温环境等工况下，更易发生安全事故。其中，在众多电池安全事故的诱因中，析锂是重要的原因之一。析锂是锂离子电池的一种损耗状况，锂离子电池在充电过程中，锂离子会从正极脱嵌关嵌入负极，但当一些异常状况发生、并造成从正极脱嵌的锂离子无法嵌入负极的话，那么锂离子就只能析出在负极表面，形成一层灰色的物质，此过程叫做析锂。
3.析锂会导致容量衰减，电池副反应增加，锂枝晶更有刺穿隔膜造成内短路及热失控的风险，因此对于电池的析锂检测是电池安全问题研究的重点问题。目前，电池的析锂检测方法包括在线检测、离线检测、定性检测等。但是，无论是基于物理模型、大数据分析还是其他方法检测析锂，都并不具有有效的手段对检测结果进行验证和检测，且上述检测方法对电池的析锂只能做定性判断，对析锂量多少不能准确测量。


技术实现要素：

4.本说明书提供一种锂离子电池析锂检测装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
5.根据本说明书实施例，提供了一种锂离子电池析锂检测装置，包括：用于待测极片与水反应的反应箱、设置于所述反应箱上的可开闭的仓门、设置于所述反应箱的进气口上且与进气气源相连的进气阀门、设置于所述反应箱的出气口上的出气阀门、设置于所述反应箱的抽气口上且与真空泵相连的抽气阀门、设置于所述反应箱的进水口上且与水源相连的进水阀门、与所述出气阀门相连的气体检测装置。
6.可选地，还包括：反应内衬，所述反应内衬设置于所述反应箱内，所述进水阀门向所述反应内衬中注水，所述待测极片在所述反应内衬中与水反应。
7.进一步可选地，所述反应内衬为透明材料，所述反应内衬的一侧表面上设置有刻度线，所述刻度线用于观测所述反应内衬的液位。
8.可选地，所述气体检测装置包括色谱柱和气体检测器；所述色谱柱的两端分别与所述出气阀门、所述气体检测器相连。
9.可选地，还包括：气体监控装置，所述气体监控装置设置于所述反应箱上。
10.进一步可选地，所述气体监控装置包括第一气体流量计、第二气体流量计；所述第一气体流量计设置于所述进气阀门与所述进气气源之间，监测所述反应箱的进气流量；所述第二气体流量计设置于所述出气阀门与所述气体检测装置之间，监测所述反应箱的出气
流量。
11.进一步可选地，所述气体监控装置包括压力表；所述压力表设置于所述反应箱上，监测所述反应箱内的气体压力。
12.再进一步可选地，所述压力表为真空压力表。
13.可选地，所述仓门与所述反应箱之间利用弹簧扣锁定，且所述仓门与所述反应箱之间通过密封气垫密封。
14.可选地，所述进气气源为惰性气体气源。
15.本说明书实施例的有益效果如下：
16.将锂离子电池拆解的负极片作为待测极片，通过待测极片与水进行化学反应，并利用气体检测装置、气体监控装置监测反应过程的相关数据，进而可根据相关数据推算出电池的析锂量，实现定量检测锂离子电池析锂量，并可用作在线析锂检测方法的验证或者锂离子电池析锂含量的直接检测。
17.本说明书实施例的创新点包括：
18.1、本实施例中，将电池拆解的负极片作为待测件与反应物进行化学反应，并利用气体检测装置测量气体产物的量，进一步推算出该电池析锂量的分析结果，实现了定量检测锂离子电池析锂量，是本说明书实施例的创新点之一。
19.2、本实施例中，在反应箱上设置进气阀门和抽气阀门，可利用进气阀门和抽气阀门将反应箱内的气体抽出并充入惰性气体，从而调节反应箱内部的气体成分及内压，是本说明书实施例的创新点之一。
20.3、本实施例中，将反应内衬材质设计为透明的，并在其一侧表面上设置刻度线，可利用刻度线准确地了解反应内衬内部的液面高度，从而结合反应内衬、反应箱的尺寸计算得到反应箱内部的有效体积，有利于精准地推算锂离子电池的析锂量，保证测量结果的准确性及可靠性，是本说明书实施例的创新点之一。
附图说明
21.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本说明书实施例提供的锂离子电池析锂检测装置的结构示意图；
23.附图标记说明：1为反应箱、2为进气阀门、3为出气阀门、4为真空泵、5为抽气阀门、6为进水阀门、7为气体检测装置、8为反应内衬、9为色谱柱、10为气体检测器、11为第一气体流量计、12为第二气体流量计、13为压力表。
具体实施方式
24.下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.本说明书实施例公开了一种锂离子电池析锂检测装置，可用于锂离子电池析锂量的定量检测。以下分别进行详细说明。
27.图1示出了根据本说明书实施例提供的一种锂离子电池析锂检测装置。如图1所示，该锂离子电池析锂检测装置包括：反应箱1、仓门(图中未示出)、进气阀门2、出气阀门3、抽气阀门5、进水阀门6、气体检测装置7。具体的，反应箱1用于待测极片与水反应，为待测极片的化学反应提供反应场所。仓门设置于反应箱1上，可开闭，用于将待测极片放置于反应箱1中的指定位置。进气阀门2设置于反应箱1的进气口上，且进气阀门2与进气气源相连，向反应箱1中充入气体。出气阀门3设置于反应箱1的出气口上，与气体检测装置7相连，将待测极片化学反应后所产生的气体输送至气体检测装置7中，以通过气体检测装置7对待测极片化学反应的气体产物进行检测，由此推测锂离子电池的析锂量。抽气阀门5设置于反应箱1的抽气口上，且抽气阀门5与真空泵4相连，用于将反应箱1内的气体抽出，以调节反应箱1内的气压。进水阀门6设置于反应箱1的进水口上，且进水阀门6与水源相连，向反应箱1内注入用于与待测极片进行化学反应所需的水。
28.其中，反应箱1为该锂离子电池析锂检测装置进行待测极片化学反应的密封场所。该锂离子电池析锂检测装置将锂离子电池拆解的负极片作为待测极片，通过测量待测极片与反应物进行化学反应所产生的气体，进而推算该锂离子电池析锂量的分析结果。
29.在一个具体的实施例中，该锂离子电池析锂检测装置在反应箱1内设置有反应内衬8，反应内衬8为反应箱1内待测极片化学反应的指定位置，在测试过程中，将待测极片放置于反应内衬8中，向反应箱1内的反应内衬8中注入水，以使待测极片与水发生化学反应。进一步的，反应内衬8采用透明材料，并在反应内衬8的一侧表面上设置有刻度线(图中未示出)，利用刻度线观测反应内衬8的液位，准确地了解反应内衬8内部的液面高度，从而可结合反应内衬8、反应箱1的尺寸计算得到反应箱1内部的有效体积，精准推算锂离子电池的析锂量，进而保证测量结果的准确性。
30.为方便待测极片放入反应箱1内，在反应箱1上开设有可开闭的仓门。在一个具体的实施例中，当需要将待测极片放置到反应箱1内的反应内衬8中时，将仓门打开，从仓门处将待测极片放置到反应箱1内的反应内衬8中，易于待测极片的取放；当进行测试时，将仓门关闭，使反应箱1的内部形成一个密闭的空间，为待测极片的化学反应提供一个封闭场合，保证反应气体产物能够全部被气体检测装置7检测。进一步的，仓门与反应箱1之间利用弹簧扣(图中未示出)锁定，使仓门固定在反应箱1上，并通过密封气垫(图中未示出)将仓门与反应箱1之间进行密封，以保证反应箱1内部的密封度。
31.进气阀门2设置于反应箱1的进气口上，且与进气气源相连，用于调节反应箱1内部的气体成分及内压，以精准控制待测极片化学反应的环境，保证测量的精准度。在一个具体的实施例中，进气气源为惰性气体气源，向反应箱1内充入一定量的惰性气体，进而调节反应箱1内部的气压以及待测极片化学反应环境的气体成本，以避免外界环境对待测极片化学反应的影响。
32.抽气阀门5设置于反应箱1的抽气口上，与真空泵4相连，并可设置真空度表，用于将反应箱1内空气抽出，并精准可观地调节反应箱1内的压强。在本说明书实施例中，利用抽气阀门5与进气阀门2相结合，通过抽气阀门5将反应箱1内的空气抽出，并通过进气阀门2向反应箱1充入惰性气体，在具体的实施过程中，可通过充气增压的方式将反应箱1原有的气体排出，从而调节反应箱1内部的气体成分，保证待测极片化学反应的反应环境。
33.进水阀门6设置于反应箱1的进水口上，且与水源相连，用于向反应箱1内注入水，将水作为待测极片化学反应的反应物。在一个具体的实施例中，进水阀门6可通过输水管将水源输送至反应箱1内的反应内衬8中，向反应内衬8中注水，为待测极片的化学反应提供反应物，并在此过程中，保证进水阀门6所输送的水全部输送至反应内衬8中，避免所输送的水飞溅至反应内衬8之外的反应箱1中，以保证测量环境的可测性。
34.出气阀门3设置于反应箱1的出气口上，与气体检测装置7相连，用于将反应箱1内反应产生的气体导出至气体检测装置7中，以通过气体检测装置7对待测极片化学反应的气体产物进行检测，测量气体产物的浓度，据此推测锂离子电池的析锂量。在一个具体的实施例中，气体检测装置7包括色谱柱9和气体检测器10，色谱柱9的两端分别与出气阀门3、气体检测器10相连，使出气阀门3输送出的气体产物经过色谱柱9，由于不同物质分子流经色谱柱9时，因其与色谱柱9作用力的不同，保留时间便会不同，因此，气体检测器10可通过保留时间等信息测量气体信号值。进一步的，气体检测器10为tcd检测器，利用色谱柱和tcd检测器检测待测极片化学反应的气体产物，定量准确，性能可靠，且结构简单，成本低。
35.在本说明书实施例中，为进一步提高测量结果的精准度，该锂离子电池析锂检测装置还在反应箱1上设置有气体监控装置，以测量并监控反应箱1的进气量、出气量及其内的气压，为锂离子电池析锂量的推算提供更多数据。
36.在一个具体的实施例中，气体监控装置包括第一气体流量计11、第二气体流量计12和压力表13。其中，第一气体流量计11设置于进气阀门2与进气气源之间，用于监测反应箱1的进气流量，检测充入反应箱1内的气体体积。第二气体流量计12设置于出气阀门3与气体检测装置7之间，用于监测反应箱1的出气流量，检测流出反应箱1的气体体积。压力表13设置于反应箱1上，用于监测反应箱1内的气体压力，进一步的，压力表13为真空压力表，实时监控反应箱1内的压强，以避免反应箱1内压过高，防止危险事故的发生，提高装置的安全性。
37.以上是对本实施例提供的锂离子电池析锂检测装置的各个部件、它们之间的连接关系进行了介绍，下面结合图1，对锂离子电池析锂检测装置的工作原理进行详述。
38.在本说明书实施例中，拆解得到的锂离子电池负极片作为待测极片，将待测极片放置到反应箱1内的反应内衬8中，之后，关闭仓门，使反应箱1内部形成封闭空间。将反应箱1上的抽气阀门5打开，并开启真空泵，关闭反应箱1上的其他阀门，从而将反应箱1内的部分气体抽出。然后，开启进气阀门2，向反应箱1内充入惰性气体，直至反应箱1内的气压达到常压关闭进气阀门2。之后，开启进水阀门6，将一定体积的水注入反应箱1中的反应内衬8内，直至所注入的水没过待测极片，以使待测极片与水反应。并通过反应内衬8上的刻度线获得反应内衬8的液面高度，从而结合反应内衬8的尺寸以及反应箱1的尺寸计算得到反应箱1内部的有效体积。待完全反应后，打开进气阀门2，将一定体积的惰性气体通入反应箱1内，使反应箱1内部增压，并通过第一气体流量计11、第二气体流量计12记录气体体积，通过压力
表13记录反应箱1的内部压强。之后，打开出气阀门3，将反应后的气体通入气体检测装置7，以检测反应后气体的氢气浓度。根据反应箱1的有效体积、所检测的反应后气体浓度、反应箱1的内部压强等数量关系计算得到检测负极片的析锂量，即锂离子电池的析锂量。
39.综上所述，本说明书公开一种锂离子电池析锂检测装置，将锂离子电池拆解的负极片作为待测极片，通过待测极片与水进行化学反应，并利用气体检测装置、气体监控装置监测反应过程的相关数据，进而可根据相关数据推算出电池的析锂量，实现定量检测锂离子电池析锂量，并可用作在线析锂检测方法的验证或者锂离子电池析锂含量的直接检测。
40.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
41.另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，包括：用于待测极片与水反应的反应箱、设置于所述反应箱上的可开闭的仓门、设置于所述反应箱的进气口上且与进气气源相连的进气阀门、设置于所述反应箱的出气口上的出气阀门、设置于所述反应箱的抽气口上且与真空泵相连的抽气阀门、设置于所述反应箱的进水口上且与水源相连的进水阀门、与所述出气阀门相连的气体检测装置。2.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，还包括：反应内衬，所述反应内衬设置于所述反应箱内，所述进水阀门向所述反应内衬中注水，所述待测极片在所述反应内衬中与水反应。3.根据权利要求2所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述反应内衬为透明材料，所述反应内衬的一侧表面上设置有刻度线，所述刻度线用于观测所述反应内衬的液位。4.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述气体检测装置包括色谱柱和气体检测器；所述色谱柱的两端分别与所述出气阀门、所述气体检测器相连。5.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，还包括：气体监控装置，所述气体监控装置设置于所述反应箱上。6.根据权利要求5所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述气体监控装置包括第一气体流量计、第二气体流量计；所述第一气体流量计设置于所述进气阀门与所述进气气源之间，监测所述反应箱的进气流量；所述第二气体流量计设置于所述出气阀门与所述气体检测装置之间，监测所述反应箱的出气流量。7.根据权利要求5所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述气体监控装置包括压力表；所述压力表设置于所述反应箱上，监测所述反应箱内的气体压力。8.根据权利要求7所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述压力表为真空压力表。9.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述仓门与所述反应箱之间利用弹簧扣锁定，且所述仓门与所述反应箱之间通过密封气垫密封。10.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂检测装置，其特征在于，所述进气气源为惰性气体气源。

技术总结
本实用新型实施例提供了一种锂离子电池析锂检测装置，包括：用于待测极片与水反应的反应箱、设置于反应箱上的可开闭的仓门、设置于反应箱的进气口上且与进气气源相连的进气阀门、设置于反应箱的出气口上的出气阀门、设置于反应箱的抽气口上且与真空泵相连的抽气阀门、设置于反应箱的进水口上且与水源相连的进水阀门、与出气阀门相连的气体检测装置，气体检测装置用于检测待测极片与水反应的气体产物的浓度，以此推算锂离子电池析锂量。本实用新型，将电池拆解的负极片作为待测件，通过待测件与水进行化学反应，并利用气体检测装置测量化学反应的气体产物，可进一步推算出锂离子电池析锂量的分析结果，从而可定量检测锂离子电池的析锂量。子电池的析锂量。子电池的析锂量。


技术研发人员：牛棒棒 褚政宇 刘金海 孙悦 郭东旭
受保护的技术使用者：北京昇科能源科技有限责任公司
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/5/25