檢測電池內部壓強的方法及電池內部壓強檢測件技術

本發明專利技術涉及一種檢測電池內部壓強的方法及電池內部壓強檢測件。檢測方法為：在電池內部空腔中設置一個內部灌充有空氣的彈性密封體，電池在預充化成結束后，通過X射線透射檢測獲得彈性密封體的外徑大小，再計算出體積，通過氣體方程PV＝nRT計算獲得彈性密封體內的氣體壓強，即為電池內部的壓強值。電池內部壓強檢測件包括設在電池內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，腔體中灌有產生的壓強值和電池內部空腔中的壓強值相同的空氣。本發明專利技術能精確地對任何密閉電池內部氣體壓強進行檢測，檢測方便，滿足規模化大批量生產的需求，從而最終能對鋰離子電池的電化學性能、安全性能和一致性進行有效的評估篩選。

Method for detecting internal pressure of battery and pressure detecting device in battery

The invention relates to a method for detecting the internal pressure of a battery and an internal pressure detecting device of a battery. Method: in the inner cavity of the battery in the setting of an internal air filled with elastic sealing body, the battery in the pre charge after the end of the formation, the outer diameter of the elastic sealing body obtained by X ray transmission test, and then calculate the volume of gas through the equation PV = nRT calculation of gas pressure elastic sealing body. Is the pressure inside the cell value. The internal pressure test piece comprises a battery in the battery cavity inside the elastic sealing body, the elastic sealing body comprises a cavity wall and the elastic sealing elastic wall surrounded by the cavity filled with pressure generated inside the battery cavity pressure value and the same value as in the air. The invention can accurately detect the internal gas pressure of any closed battery convenient detection, meet the scale mass production needs, which can carry on lithium ion battery electrochemical performance, safety performance and consistency of the effective evaluation of screening.

【技術實現步驟摘要】
檢測電池內部壓強的方法及電池內部壓強檢測件
本專利技術涉及電動汽車動力電池制造領域，尤其涉及一種檢測電池內部壓強的方法及電池內部壓強檢測件。
技術介紹
鋰離子電池從實際產業化到現在為止已經有近二十年的歷史，作為一種新型的綠色高能環保動力型電池，具有能量密度高、使用周期長、無毒環保和方便回收利用等諸多優點。目前來看鋰離子電池是最優的儲能裝置，其優點遠遠高于鉛酸、鎳氫等電池，并且已經廣泛應用在各領域，特別是近期和未來的新能源汽車方面，其需求量和發展幾乎呈直線上升趨勢。鋰離子電池按外觀結構可分為軟包結構、方形金屬殼結構、圓柱體結構等幾種類型。其中，圓柱體電池具有高度成熟的自動化設備、技術生產成熟、安全性好、機械強度高等諸多優點，已經逐漸成為新能源汽車儲能電源的首選。但由于圓柱體電池本身體積較小，應用在新能源汽車上需要的電池數量會很龐大，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企業所必須面臨的問題。圓柱體鋰離子電池生產過程中從封口開始一直保持密封狀態，不會像軟包、方形金屬殼電池那樣中間會有排氣過程。由于電池在預充化成過程中存在特有的電化學反應，會產生乙烯、甲烷、乙烷等氣體，必然會導致圓柱體密封腔內的壓強增高。正常情況下，不會對電池性能造成很大的負面影響，是允許這部分氣體和壓強存在的。但如果鋰離子電池在制造過程中出現工藝設計不合理、生產管控不到位等原因，就會造成圓柱體密封腔內的氣體壓強偏高或者批量生產的電池之間壓強不均一等現象，最終會影響電池的安全和一致性，導致無法大批量成組使用。目前對圓柱體電池內部壓強的檢測還沒有切實有效的方法。可以嘗試的簡單方法有兩個：一個是通過測試單顆電池電化學性能來對電池內部壓強進行評估；另一個方法是通過一種高精度的密閉壓力傳感器，將單顆電池進行破壞，通過壓力的微小變化來進行估算。但這兩種方法弊端太多，首先是無法精確有效地對電池內壓進行檢測，其次是無法應用到規模化的大批量生產中，因此這兩種方法都沒在鋰電行業被應用。
技術實現思路
本專利技術主要解決電池內部壓強的測試比較困難，原有的測試方法要么無法精確檢測電池內壓要么是破壞性檢測，無法應用到規模化的大批量生產中的技術問題；提供一種檢測電池內部壓強的方法及電池內部壓強檢測件，其能方便地實現對電池內壓的檢測，檢測精確，滿足規模化大批量生產的需求。本專利技術的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本專利技術檢測電池內部壓強的方法為：首先在電池制作過程中在電池內部空腔中設置一個內部灌充有空氣的彈性密封體，電池在預充化成結束后，電池內部壓強會增高，導致所述的彈性密封體形變收縮，此時通過X射線對電池進行透射檢測獲得彈性密封體的外徑大小，再計算出彈性密封體的體積，然后通過氣體方程PV＝nRT，其中，P為彈性密封體內的氣體壓強，V為彈性密封體的體積，n為彈性密封體內氣體物質的量，R為氣體常數，T為氣體溫度，計算獲得彈性密封體內的氣體壓強，即為電池內部的壓強值。V為彈性密封體的體積，也就是彈性密封體內氣體的體積；n為彈性密封體內氣體物質的量，即氣體的摩爾數；T為氣體溫度，也就是電池內部空腔中的溫度。本技術方案中的氣體方程是和電池外界大氣壓作對比進行計算的，已知外界大氣壓壓強為1個大氣壓。因為彈性密封體是密封的，所以氣體方程中的n、R都是固定的，壓強通過除法比例計算獲得。本專利技術方便地實現對電池內壓的檢測，檢測精確，滿足規模化大批量生產的需求。本專利技術檢測電池內部壓強的方法中所使用的電池內部壓強檢測件，包括設在電池內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，腔體中灌有產生的壓強值和電池內部空腔中的壓強值相同的空氣。在電池制作過程中，在電池密封封口前將彈性密封體放入到電池內部空腔中，待鋰離子電池后續生產工序完成，然后進行封口密封。電池在預充化成結束后，由于過程中發生的特有的電化學反應，電池內部會產生乙烯、甲烷、乙烷等氣體，必然會導致電池內部空腔中的壓強增高。由于彈性密封體是密封的，內部氣體含量一定，在外部壓力的作用下，必然會發生形變收縮，體積變小。這時，采用X射線對電池進行穿透檢測，可以檢測到彈性密封體的外徑大小，繼而可以計算出彈性密封體的體積，根據氣體方程PV＝nRT，其中，P為氣體壓強，V為氣體體積，n為氣體物質的量(即摩爾數)，R為氣體常數，T為氣體溫度(即電池內部空腔中的溫度，電池內部溫度由專門設置的溫度檢測電路完成)，計算獲得彈性密封體的內部壓強值P。因為彈性密封體材質和結構上的特點，其內部壓強也等同于電池內部空腔內的壓強，即圓柱體鋰離子電池腔體內的壓強值。本專利技術可以方便地實現對電池內壓的檢測，檢測精確，滿足規模化大批量生產的需求。作為優選，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固定，便于檢測。彈性密封體可以單獨作為一個部件使用，即不與其他部件連接，直接使用。也可以和其他部件進行組合連接使用，如通過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，提高檢測精確性。作為優選，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，也便于計算體積。當然彈性密封體的形狀采用較規則、體積容易計算的幾何體都是可以的。作為優選，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。作為優選，所述的彈性壁的材質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的材質。作為優選，所述的彈性壁的材質為丁苯類橡膠。采用常規改性橡膠，為丁苯橡膠和天然橡膠的組成，內部添加了部分特殊非金屬元素。該組合橡膠具有一定的強度和伸縮性，同時不與鋰離子電池中的溶劑(如碳酸二甲酯、微量的氫氟酸)進行反應，同時兼顧了氣密性、機械強度和抗老化等性能。本專利技術的有益效果是：能精確有效地對任何密閉電池內部氣體壓強進行檢測，檢測方便，滿足規模化大批量生產的需求，從而最終能對鋰離子電池的電化學性能、安全性能和一致性進行有效的評估篩選。本專利技術中的彈性密封體，制作簡單，材料綠色環保，總體成本低廉，性價比很高，在鋰電池電化學性能、安全性能和一致性要求越來越高的鋰電市場很有前景。附圖說明圖1是本專利技術電池內部壓強檢測件的一種結構示意圖。圖2是本專利技術電池內部壓強檢測件安裝在電池中的一種結構示意圖。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.電池內部空腔，8.正極極耳。具體實施方式下面通過實施例，并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步具體的說明。實施例：本實施例的檢測電池內部壓強的方法，指檢測圓柱體鋰離子電池內部壓強的方法，具體方法為：制作電池時，先將卷芯放置到鋼殼中，再高溫烘烤若干小時以除去內部的水分，然后進行注液，再將彈性密封體置于電池內部空腔中，將正極極耳呈Z字型彎折，最后蓋上電池蓋帽并采用機械壓封進行密閉封口，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間，待電解液完全浸潤卷芯后開始進行小電流充電操作。電池在預充化成結束后，由于過程中發生的特有的電化學反應，電池內部會產生乙烯、甲烷、乙烷等氣體，必然會導致電池內部空腔中的壓強增高。由于彈性密封體是密封的，內部氣體含量一定，在外部壓力的作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檢測電池內部壓強的方法，其特征在于首先在電池制作過程中在電池內部空腔中設置一個內部灌充有空氣的彈性密封體，電池在預充化成結束后，電池內部壓強會增高，導致所述的彈性密封體形變收縮，此時通過X射線對電池進行透射檢測獲得彈性密封體的外徑大小，再計算出彈性密封體的體積，然后通過氣體方程PV＝nRT，其中，P為彈性密封體內的氣體壓強，V為彈性密封體的體積，n為彈性密封體內氣體物質的量，R為氣體常數，T為氣體溫度，計算獲得彈性密封體內的氣體壓強，壓即為電池內部的壓強值。

【技術特征摘要】
1.一種檢測電池內部壓強的方法，其特征在于首先在電池制作過程中在電池內部空腔中設置一個內部灌充有空氣的彈性密封體，電池在預充化成結束后，電池內部壓強會增高，導致所述的彈性密封體形變收縮，此時通過X射線對電池進行透射檢測獲得彈性密封體的外徑大小，再計算出彈性密封體的體積，然后通過氣體方程PV＝nRT，其中，P為彈性密封體內的氣體壓強，V為彈性密封體的體積，n為彈性密封體內氣體物質的量，R為氣體常數，T為氣體溫度，計算獲得彈性密封體內的氣體壓強，壓即為電池內部的壓強值。2.一種如權利要求1所述的檢測電池內部壓強的方法中所使用的電池內部壓強檢測件，其特征在于包括設在電池內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，腔體中灌有產生的壓強值和電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：聶亮，林曉斌，左華通，
申請(專利權)人：杭州伯坦科技工程有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33