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用于測量袋型電池的壓力變化的組件及使用該組件測量袋型電池的壓力變化的方法與流程

文檔序號:19837927發布日期:2020-02-04 13:22
用于測量袋型電池的壓力變化的組件及使用該組件測量袋型電池的壓力變化的方法與流程
本申請要求于2017年10月26日提交的韓國專利申請第10-2017-0140207號和于2018年10月23日提交的韓國專利申請第10-2018-0126758號的優先權權益,其全部內容通過引用并入本文中以用于所有目的。本發明涉及一種用于測量袋型電池的壓力變化的組件以及使用該組件來測量袋型電池的壓力變化的方法。具體地,涉及一種可以安裝在袋型電池上且連接到壓力計以測量袋型電池的壓力變化的組件。
背景技術
:通常,為了測量電池的壓力變化,而將電池放入一定尺寸的盒子中,并使盒子內部成為真空。然后,通過在電池的袋側鉆孔來檢查壓力變化,并通過收集內部氣體來測量壓力變化。由于該方法是通過在真空狀態下收集內部氣體來測量壓力變化的方法,因此溶解的氣體也被蒸發且難以知道電池內部的實際壓力變化,并且由于盒子內部的真空狀態,存在電解質從電池中蒸發的問題。技術實現要素:技術問題作為與常規技術不同的方法,有必要開發一種方法,該方法可以通過在袋型電池的初始電池組裝工藝中安裝用于測量袋型電池壓力變化的組件,來測量電池單元內部的壓力變化,同時評估電池單元的特性(例如,從形成電池單元的初始階段起的壽命和存儲);并且有必要開發一種在測量壓力變化的同時也可以收集用于氣體分析的樣品的方法。技術方案根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件可以包括:管狀的連接管,該連接管位于袋型電池的外部材料上并且是可以將袋型電池和壓力計直接或間接連接的通道;管狀的第一固定單元,該第一固定單元連接到連接管的兩端中的面對袋型電池的下端,并且位于袋型電池的外部材料上,其中,第一固定單元的上端封閉,連接到連接管的部分敞開,并且第一固定單元的下端敞開;管狀的第二固定單元,該第二固定單元連接到第一固定單元,并且在袋型電池的外部材料下方位于袋型電池的內部,其中,第二固定單元的上端封閉,連接到第一固定單元的部分敞開,并且第二固定單元的下端敞開;以及第三固定單元,該第三固定單元包圍第一固定單元的上端和側面,其中,第三固定單元的上側包括可以供連接管穿過的開口,其中,第三固定單元的內表面側可以固定地結合到第一固定單元的外表面側,并且第三固定單元的下端可以通過袋型電池的外部材料接觸第二固定單元。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,連接管、第一固定單元和第二固定單元可以形成為單個整體。此外,根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件還可以包括閥,該閥結合到連接管的兩端中的面對壓力計的上端,并且該閥可以控制連接管的打開和關閉。此外,根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件可以在制造袋型電池的初始階段期間安裝在袋型電池的外部材料中。此外,根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件還可以包括:第一密封構件,第一密封構件可以安裝在第三固定單元的內表面上并且是彈性的;以及第二密封構件,第二密封構件可以安裝在第二固定單元的上端并且是彈性的,其中,當第三固定單元與第一固定單元結合時,第一密封構件和第二密封構件可以通過袋型電池的外部材料彼此靠近。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,第一密封構件可以與第三固定單元的內表面的水平截面的形狀相對應。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,第二密封構件的形狀可以與第一密封構件的形狀相同。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,第一固定單元的水平截面的尺寸可以大于連接管的水平截面的尺寸,并且第二固定單元的水平截面的尺寸可以大于第一固定單元的水平截面的尺寸。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,連接管、第一固定單元和第二固定單元可以分別包括塑料,第三固定單元可以包括塑料或金屬,并且第一密封構件和第二密封構件可以包括橡膠或乳膠。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,連接管、第一固定單元和第二固定單元可以分別包括選自由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯(teflon)和peek組成的組中的至少一種,第三固定單元可以包括選自由不銹鋼(sus)、鋁(al)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯和peek組成的組中的至少一種,并且第一密封構件和第二密封構件可以包括選自由橡膠、乳膠、聚丁二烯橡膠(br)、丁腈橡膠(nbr)、乙丙橡膠(epm,epdm)和硅橡膠(vmq)組成的組中的至少一種。此外,根據本發明的具有用于測量袋型電池的壓力變化的組件的袋型電池可以在袋外部材料上具有開口,并且第一固定單元可以穿過開口。此外,根據本發明的用于測量從袋型電池產生的氣體的壓力變化的方法可以包括以下步驟:a.將根據權利要求1至5中任一項所述的用于測量袋型電池的壓力變化的組件安裝在袋型電池的外部材料上;b.將電解質注入到袋型電池中,將袋型電池的外部材料的上側和下側的邊緣熱熔合以形成單個整體,并且激活袋型電池以制造具有期望的特性的袋型電池;以及c.在步驟b期間或步驟b之后,將壓力計連接到用于測量袋型電池的壓力變化的組件的連接管,并且在期望的實驗條件下測量壓力變化。有益效果根據本發明,具有這樣的優點:通過在袋型電池的初始電池組裝工藝中安裝用于測量袋型電池的壓力變化的組件,來測量電池單元內部的壓力變化,同時評估電池單元的特性(例如,從形成電池單元的初始階段起的壽命和存儲);并且在測量壓力變化的同時也可以收集用于氣體分析的樣品。附圖說明圖1示出根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件安裝在袋型電池上的情況。圖2和圖3分別是圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件的透視圖和前視圖。圖4是在圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中用作密封構件的橡膠墊的示例性照片。具體實施方式根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件可以包括:管狀的連接管,連接管位于袋型電池的外部材料上并且是可以將袋型電池和壓力計直接或間接連接的通道;管狀的第一固定單元,第一固定單元連接到連接管的兩端中的面對袋型電池的下端,并且位于袋型電池的外部材料上,其中,第一固定單元的上端封閉,連接到連接管的部分敞開,并且第一固定單元的下端敞開;管狀的第二固定單元,第二固定單元連接到第一固定單元,并且在袋型電池的外部材料下方位于袋型電池的內部,其中,第二固定單元的上端封閉,連接到第一固定單元的部分敞開,并且第二固定單元的下端敞開;以及第三固定單元,第三固定單元包圍第一固定單元的上端和側面,其中,第三固定單元的上側包括可以供連接管穿過的開口,其中,第三固定單元的內表面側可以固定地結合到第一固定單元的外表面側,并且第三固定單元的下端可以通過袋型電池的外部材料接觸第二固定單元。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,連接管、第一固定單元和第二固定單元可以形成為單個整體。此外,根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件還可以包括閥,該閥與連接管的兩端中的面對壓力計的上端結合,并且該閥可以控制連接管的打開和關閉。此外,根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件可以在制造袋型電池的初始階段期間安裝在袋型電池的外部材料中。此外,根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件還可以包括:彈性的第一密封構件,第一密封構件安裝在第三固定單元的內表面上;以及彈性的第二密封構件,第二密封構件安裝在第二固定單元的上端,其中,當第三固定單元與第一固定單元結合時,第一密封構件和第二密封構件可以通過袋型電池的外部材料彼此靠近。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,第一密封構件可以與第三固定單元的內表面的水平截面的形狀相對應。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,第二密封構件的形狀可以與第一密封構件的形狀相同。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,第一固定單元的水平截面的尺寸可以大于連接管的水平截面的尺寸,并且第二固定單元的水平截面的尺寸可以大于第一固定單元的水平截面的尺寸。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,連接管、第一固定單元和第二固定單元可以分別包括塑料,第三固定單元可以包括塑料或金屬,并且第一密封構件和第二密封構件可以包括橡膠或乳膠。此外,在根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中,連接管、第一固定單元和第二固定單元可以分別包括選自由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯和peek組成的組中的至少一種,第三固定單元可以包括選自由不銹鋼(sus)、鋁(al)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯和peek組成的組中的至少一種,并且第一密封構件和第二密封構件可以包括選自由橡膠、乳膠、聚丁二烯橡膠(br)、丁腈橡膠(nbr)、乙丙橡膠(epm,epdm)和硅橡膠(vmq)組成的組中的至少一種。此外,根據本發明的具有用于測量袋型電池的壓力變化的組件的袋型電池可以在袋外部材料上具有開口,并且第一固定單元可以穿過開口。此外,根據本發明的用于測量從袋型電池產生的氣體的壓力變化的方法可以包括以下步驟:a.將根據權利要求1至5中任一項所述的用于測量袋型電池的壓力變化的組件安裝在袋型電池的外部材料上;b.將電解質注入到袋型電池中,將袋型電池的外部材料的上側和下側的邊緣熱熔合以形成單個整體,并且激活袋型電池以制造具有期望的特性的袋型電池;以及c.在步驟b期間或步驟b之后,將壓力計連接到用于測量袋型電池的壓力變化的組件的連接管,并且在期望的實驗條件下測量壓力變化。發明實施方式在下文中,將詳細說明根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件以及使用該組件測量袋型電池的壓力變化的方法。提供附圖僅用于說明,并且不應解釋為限制本發明的范圍。另外,相同或相似的附圖標記賦予相同或相應的組件,而無論附圖中的附圖標記如何,將省略對相同或相應的組件的重復說明,并且為了便于描述,每個示出的結構性構件的尺寸和形狀可以被放大或縮小。圖1示出根據本發明的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100安裝在袋型電池200上的情況。圖2和圖3分別是圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100的透視圖和前視圖。首先,圖1示出安裝在袋型電池200上的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100。例如,可以從袋型電池200的初始電池組裝工藝開始,將用于測量袋型電池的壓力變化的組件100安裝在袋型電池200的外部材料上。在一個實施例中,如圖1所示,可以將用于測量袋型電池的壓力變化的組件100安裝在袋型電池200的外部材料的上表面上,但是,如果袋型電池200的尺寸較小或者在袋型電池200的初始組裝階段難以安裝用于測量袋型電池的壓力變化的組件100,則可以進行各種修改,例如,該組件可以不安裝在外部材料的上表面上,或者可以安裝在袋型電池200的氣袋中。用于測量袋型電池的壓力變化的壓力計(未示出)可以直接或間接地連接到安裝在袋型電池200的外部材料上的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100。常規上,將電池插入盒子中并在電池中鉆孔以使氣體擴散到盒子中并收集氣體的方法具有以下問題:壓力測量的準確度降低,并且隨著電池中的電解質蒸發到真空盒中,壓力測量的準確度進一步降低。然而,在本發明中,通過使用將用于測量袋型電池的壓力變化的組件100安裝在袋型電池200的外部材料上這一新穎的方法,從袋型電池200產生的氣體被直接傳輸到壓力計,使得可以準確地測量電池200中產生的氣體的壓力。此外,通過使用用于測量袋型電池的壓力變化的組件100,也使得用于分析電池200中產生的氣體的采樣變得容易。圖2示出根據圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100中的一些組件。用于測量袋型電池的壓力變化的組件100包括連接管110,連接管110是能夠連接袋型電池200和壓力計的通道。連接管110位于袋型電池200的外部材料上,并且具有預定長度的管狀形狀。因此,能夠將從袋型電池200產生的氣體傳輸到壓力計的管道或管(未示出)可以安裝在連接管110上。或者,在某些情況下,壓力計可以直接連接到連接管110。為了減小死體積(deadvolume),連接管110的長度優選地在能夠將氣體傳輸到壓力計的管道或管(未示出)可以容易地安裝在連接管110上的范圍內盡可能短。例如,該長度可以是0.1cm至5cm,或0.5cm至3cm。用于測量袋型電池的壓力變化的組件100的總高度(即,包括第一固定單元120、第二固定單元130、連接管130以及后面描述的閥160的總長度)可以是,例如,1cm至10cm,或1.5cm至5cm。連接管110的兩端中的面向壓力計的一端還可以包括能夠控制連接管110的打開和關閉的閥160。閥160可以是能夠開/關(即,能夠打開和關閉連接管110)的閥,并且例如,閥160可以是球閥、蝶閥、閘閥、隔膜閥和截止閥(globevalve)。第一固定單元120連接到連接管110的兩端中的面向袋型電池200的另一端。第一固定單元120與連接管110一體地形成,并且位于袋型電池200的外部材料上。在本發明的一個實施例中,如圖2所示,第一固定單元120可以是具有圓形水平截面的管狀。第一固定單元120的上側封閉,但是連接到連接管110的部分敞開。第一固定單元120的水平截面的尺寸可以大于連接管110的水平截面的尺寸。第三固定單元140(見圖3)結合到第一固定單元120,以防止用于測量袋型電池的壓力變化的組件100從袋型電池200上脫離。在一個實施例中,第三固定單元140可以是覆蓋第一固定單元120的上側和側面的蓋的形式,并且第三固定單元140的上側可以具有可以供連接管110穿過的開口。在一個實施例中,第一固定單元120的外表面側具有外螺紋形狀,并且第三固定單元140的內表面側具有內螺紋形狀,使得第一固定單元120的外螺紋形狀和第三固定單元140的內螺紋形狀可以彼此嚙合以進行組合。或者,相反地,第一固定單元120的內螺紋形狀和第三固定單元140的外螺紋形狀可以彼此嚙合以進行組合。或者,第一固定單元120的外表面側和第三固定單元140的內表面側分別設置有突起和凹部,使得突起和凹部可以彼此嚙合以進行組合。第一固定單元120和第三固定單元140的組合方法不限于以上描述,并且可以進行各種修改和變化。連接管110與第一固定單元120的上側連接以形成單個整體,并且第二固定單元130與第一固定單元120的下側連接以形成單個整體。在一個實施例中,如圖2所示,第二固定單元130可以是具有圓形水平截面的管狀。第二固定單元130的上側封閉,但是連接到第一固定單元120的部分敞開。第二固定單元130位于袋型電池200的外部材料下方,即位于袋型電池200的內部。當制造袋型電池200時,在制造的初始階段,在袋型電池200的外部材料中形成與第一固定單元120的水平截面的形狀基本對應的開口,然后,與連接管110、第一固定單元120和第二固定單元130一體地形成的構件被安裝在袋型電池200的外部材料的開口上。因此,連接管110和第一固定單元120位于袋型電池200的外部材料上(即,袋型電池200的外部),第二固定單元130位于袋型電池200的外部材料的下方(即,袋型電池200的內部)。第二固定單元130的水平截面的尺寸可以大于第一固定單元120的水平截面的尺寸。因此,當第三固定單元140結合到第一固定單元120時,第三固定單元140的下端通過袋型電池200的外部材料接觸第二固定單元130。因此,可以防止用于測量袋型電池的壓力變化的組件100從袋型電池200脫離。第三固定單元140的內表面設置有第一密封構件150a,第一密封構件150a具有彈性以及與第三固定單元140的內表面的水平截面的形狀相對應的形狀,例如墊形狀(見圖4)和環形狀。此外,第二密封構件150b具有與第一密封構件150a的形狀相同或相似的形狀并且也具有彈性,第二密封構件150b可以安裝在第二固定單元130的上側上。因此,當第三固定單元140結合到第一固定單元120和第二固定單元130時,第一密封構件150a和第二密封構件150b通過袋型電池200的外部材料彼此緊密接觸,以防止從袋型電池200產生的氣體泄漏到外部。此外,可以防止袋型電池200的外部材料由于與第三固定單元140或第二固定單元130的摩擦而撕裂。與袋型電池200的電極表面接觸的連接管110、第一固定單元120和第二固定單元130可以由塑料材料等制成,以防止短路,并且例如,該材料可以是選自由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯和peek組成的組中的至少一種塑料。位于袋型電池200外部的第三固定單元140可以由塑料、金屬等制成。例如,該材料可以是選自由諸如不銹鋼(sus)和鋁(al)的金屬以及諸如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯和peek的塑料組成的組中的至少一種。第一密封構件150a和第二密封構件150b可以由具有彈性并且不溶于諸如橡膠和乳膠的電解質成分的材料制成。例如,該材料可以是選自由橡膠、乳膠、聚丁二烯橡膠(br)、丁腈橡膠(nbr)、乙丙橡膠(epm,epdm)和硅橡膠(vmq)組成的組中的至少一種。圖3示出在根據圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100中與第一固定單元120和第二固定單元130結合的第三固定單元140。袋型電池200未在圖3中示出,但是,如圖1所示,當將用于測量袋型電池的壓力變化的組件100安裝在袋型電池200上時,袋型電池200的外部材料可以位于第三固定單元140的下端和第二固定單元130的上側之間。圖4示出在圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件中用作第一密封構件150a和第二密封構件150b的橡膠墊的示例性照片。在下文中,將使用根據本發明一個實施例的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100來描述用于測量袋型電池200內部產生的氣體的壓力變化的方法。首先,將用于測量袋型電池的壓力變化的組件100安裝在袋型電池200的外部材料上(步驟1)。在一個實施例中,如圖1所示,用于測量袋型電池的壓力變化的組件100可以安裝在袋型電池200的外部材料的上表面上,但是如果袋型電池200的尺寸較小或難以在袋型電池200的初始組裝階段安裝用于測量袋型電池的壓力變化的組件100,則可能不會將該組件安裝在外部材料的上表面上。即,在本發明中,用于測量袋型電池的壓力變化的組件100可以位于袋型電池200的上表面上,但是不限于圖1所示。例如,該組件可以安裝在袋型電池200的氣袋上,并且可以進行各種修改和變化。然后,將電解質注入到安裝有用于測量袋型電池的壓力變化的組件100的袋型電池200的氣袋的開口部中,將袋型電池200的外部材料的上側和下側的邊緣熱熔合以形成單個整體,然后進行激活以制造具有期望的特性的袋型電池200(步驟2)。為了進一步說明激活,在注入電解質以驅動袋型電池后,等待一定的時間以使電解質潤濕到電極,然后緩慢施加電壓以形成供鋰(li)離子從正極轉移到負極的通道。總之,在步驟2中,通過制造袋型電池的常規方法來制造安裝有用于測量袋型電池的壓力變化的組件100的袋型電池200。在步驟2期間或在步驟2之后,將壓力計連接到用于測量袋型電池的壓力變化的組件100的連接管110,以在期望的實驗條件下測量壓力變化(步驟3)。即,在步驟2中袋型電池200激活之后,可以通過用于測量袋型電池的壓力變化的組件100來收集袋型電池200內部產生的氣體以測量壓力變化,并且也可以在步驟2中袋型電池200的激活期間,通過用于測量袋型電池的壓力變化的組件100來收集在袋型電池200的激活期間產生的氣體以測量壓力變化。例如,所期望的實驗條件可以是在荷電狀態(soc)為100%的狀態下的45℃、60℃、85℃。示例首先,表1示出在三周的存儲時段期間在60℃的溫度和4.25vsoc100%的充電狀態下使用根據圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100測量袋型電池200的壓力變化時計算電池中總內部壓力的結果。【表1】(存儲時段:3周)coco2其他氣體電解質總內部壓力測得的壓力值(巴)0.611.030.340.132.1在表1中,使用用于測量袋型電池的壓力變化的組件100測量了從電池中產生的氣體(co、co2、其他氣體)。在電解質的蒸汽壓的情況下,由于即使擴散空間的體積不同,平衡時的壓力也相同,因此將電池中使用的相同成分的電解質分散在一定的空間中,從而以與現有技術相同的方式測量蒸汽壓,然后通過將上述值相加來計算電池中的總內部壓力。在比較例中,如以上在用于測量袋型電池的壓力變化的現有技術中所述,相同樣品的電池被放置在夾具中并被擴散到擴散空間中,然后在相同條件下用壓力傳感器測量壓力變化。在比較例中,總內部壓力約為1.5巴(bar)。下面表2示出在三周的存儲時段期間在60℃的溫度下使用根據圖1的用于測量袋型電池的壓力變化的組件100測量袋型電池200的壓力變化時的總內部壓力值,以及在相同條件下根據比較例的方法測量袋型電池200的壓力變化時的總內部壓力值。【表2】(存儲時段:3周)本發明比較例測得的壓力值(巴)2.11.5應當理解,本領域技術人員可以在不改變其技術精神或基本特征的情況下進行其他修改。因此,本發明的上述實施例在所有方面都僅是示例性的,并且不應被解釋為是限制性的,并且應當理解,本發明的范圍由所附權利要求以及權利要求的含義和范圍來限定,并且從權利要求等同物得出的所有修改和改變的形式屬于本發明的范圍。[符號說明]100:用于測量袋型電池的壓力變化的組件110:連接管120:第一固定單元130:第二固定單元140:第三固定單元150a:第一密封構件150b:第二密封構件160:閥200:袋型電池當前第1頁1 2 3 
再多了解一些
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