監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及清潔能源領(lǐng)域，具體而言，涉及一種監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商品化以來，鋰離子電池因其質(zhì)量輕、電壓高、體積小、無記憶效應(yīng)、比能量高、循環(huán)壽命長，環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)，迅速在便攜式移動電源、移動電話、筆記本電腦、照相機(jī)以及其他便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大推廣應(yīng)用。隨著石化能源的耗竭，以及世界范圍內(nèi)的污染加劇，人們對清潔能源的呼聲越來越高，從而使得鋰離子電池迅速占領(lǐng)石化能源這一重要位置。
[0003]經(jīng)過長期研宄發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池在使用過程中可能發(fā)生膨脹，而膨脹問題會對鋰離子電池的安全問題造成較大的影響，并且也會影響電芯的循環(huán)壽命。
[0004]因此，如何監(jiān)測與鋰離子電池膨脹相關(guān)的參數(shù)，以對鋰離子電池的膨脹過程進(jìn)行研宄，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請?zhí)峁┝艘环N監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法，能夠監(jiān)測與鋰離子電池膨脹過程相關(guān)的參數(shù)。
[0006]根據(jù)本申請實(shí)施例所提供的一種監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法，包括下列步驟:
[0007]監(jiān)測所述鋰離子電池的電芯殼體因膨脹對外界的施力變化以及所述電芯殼體內(nèi)部的氣體受力變化；
[0008]分析所述電芯殼體因膨脹對外界的施力變化以及內(nèi)部氣體受力變化，得到因電極膨脹對所述電芯殼體的施力變化。
[0009]上述的方法中，
[0010]監(jiān)測所述鋰離子電池的所述電芯殼體因膨脹對外界的施力變化的步驟包括:監(jiān)測所述電芯殼體的單位面積因膨脹對外界所施加的膨脹壓強(qiáng)P1;
[0011]監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體受力變化的步驟包括:監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)P2;
[0012]分析所述電芯殼體因膨脹對外界的施力變化以及內(nèi)部氣體的受力變化，得到因電極膨脹對所述電芯殼體的施力變化的步驟包括:確定因電極膨脹施加于所述電芯殼體的膨脹壓強(qiáng)P3SP1-P^
[0013]上述的方法中，所述電芯殼體至少具有一個可形變平面；監(jiān)測所述電芯殼體的單位面積因膨脹對外界所施加的膨脹壓強(qiáng)P1的步驟包括:
[0014]對所述電芯殼體上的可形變面的形變能力進(jìn)行限制，使其僅具有一個可發(fā)生形變的可形變平面；
[0015]對所述電芯殼體的移動能力進(jìn)行限制；
[0016]監(jiān)測所述可形變平面膨脹形變所產(chǎn)生的壓力F1;
[0017]獲取所述可形變平面的表面積S1;
[0018]確定膨脹壓強(qiáng)P1S F1Z^S1。
[0019]上述的方法中，所述電芯殼體的可形變面僅包括相對的兩個可形變平面；
[0020]對所述電芯殼體的表面的移動及形變能力進(jìn)行限制，使其僅具有一個可形變平面的步驟包括:
[0021]將所述電芯殼體的一個可形變平面與一塊由剛性材料制成的阻擋物完全貼合，將所述電芯殼體的另一個可形變平面與另一塊由剛性材料制成的阻擋物完全貼合；
[0022]限制其中一塊所述阻擋物的移動能力；
[0023]監(jiān)測未被限制移動能力的所述阻擋物受到的所述電芯殼體的推力，確定為匕。
[0024]上述的方法中，所述電芯殼體具有不可形變面；
[0025]監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)P2的步驟包括:從所述電芯殼體的不可形變面監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)P”
[0026]上述的方法中，監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)P2的步驟之后還包括:
[0027]提取所述電芯殼體內(nèi)部的部分氣體；
[0028]在與電芯殼體內(nèi)部連通的狀態(tài)下測量所述提取的氣體的體積V2、溫度1~2以及氣體壓強(qiáng)P4;
[0029]所產(chǎn)內(nèi)部氣體的體積V3SP4V2/(P2-P4)；
[0030]所產(chǎn)內(nèi)部氣體的物質(zhì)的量112為P 2V3/RT2;
[0031]其中，R為理想氣體常數(shù)。
[0032]上述的方法中，所述電芯殼體具有不可形變面；
[0033]所述提取電芯殼體內(nèi)部的氣體的步驟包括:從所述電芯殼體的不可形變面提取所述電芯殼體內(nèi)部的氣體。
[0034]上述的方法中，所述電芯殼體具有不可形變面，所述不可形變面上設(shè)有一采集處；
[0035]監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)P2的步驟以及所述提取電芯殼體內(nèi)部的氣體的步驟均在所述采集處進(jìn)行。
[0036]上述的方法中，還包括:
[0037]分析所述提取的氣體的成分。
[0038]上述的方法中，至少采用下列方法之一分析所述提取的氣體的成分:
[0039]氣相色譜法、質(zhì)譜法、光譜分析法、核磁共振分析法、色質(zhì)聯(lián)用分析法。
[0040]本申請的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果:
[0041]本申請實(shí)施例所提供的監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法能夠獲得電芯殼體因膨脹對外界的施力變化、電芯殼體的內(nèi)部的氣體受力變化，并通過這兩組數(shù)據(jù)準(zhǔn)確表征鋰離子電池使用過程中電極膨脹的程度。
[0042]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本申請。
【附圖說明】
[0043]圖1-3為本申請實(shí)施例所提供的監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法的流程圖。
[0044]圖4為本申請實(shí)施例所提供的監(jiān)測鋰離子電池膨脹的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]【附圖說明】:10_電芯殼體；100、102_不可形變面；12_內(nèi)壓監(jiān)測裝置；14_外壓監(jiān)測裝置；16-氣體收集口 ； 18-單向控制閥；20_氣體體積測量裝置；22_三通管；24_內(nèi)壓測試連接管；26_移動與形變限制組件；260_可移動阻擋物；262a、262b-固定阻擋物；28_外壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；30_內(nèi)壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
[0046]此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本申請的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本申請的原理。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對本申請做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0048]本申請的實(shí)施例提供了一種監(jiān)測鋰離子電池膨脹的方法，如圖1所示，包括下列步驟:
[0049]步驟10:監(jiān)測所述鋰離子電池的電芯殼體因膨脹對外界的施力變化以及所述電芯殼體內(nèi)部的氣體受力變化；
[0050]步驟20:分析所述電芯殼體因膨脹對外界的施力變化以及內(nèi)部氣體受力變化，得到因電極膨脹對所述電芯殼體的施力變化。
[0051]申請人分析，根據(jù)受力平衡原理，電芯殼體因膨脹對外界的施力變化與其所受到的內(nèi)部膨脹壓是相等的。同理，內(nèi)部氣體的受力變化實(shí)際上也與內(nèi)部氣體施加于電芯殼體的施力變化一致。申請人進(jìn)一步分析，電芯殼體所受到的內(nèi)部膨脹壓來自內(nèi)部氣體以及電芯膨脹兩方面，因此，三者之間便存在函數(shù)關(guān)系，通過電芯殼體因膨脹對外界的施力變化以及氣體在電芯殼體的內(nèi)部的氣體受力變化便能夠準(zhǔn)確表征鋰離子電池使用過程中電極膨脹的程度。該方法能夠獲得電芯殼體因膨脹對外界的施力變化、電芯殼體的內(nèi)部的氣體受力變化，從而監(jiān)測到了與鋰離子電池膨脹相關(guān)的參數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)︿囯x子電池的膨脹過程進(jìn)行研宄。
[0052]其中，監(jiān)測所述鋰離子電池的電芯殼體因膨脹對外界的施力變化的步驟與監(jiān)測所述電芯殼體內(nèi)部的氣體受力變化的步驟可按任意順序進(jìn)行，也可同時進(jìn)行。