监测锂离子电池膨胀的方法
[0053]由于作用力的受力对象包括多种相态的物质，因此，为了能够准确衡量这些力的变化，在本申请的实施例中，
[0054]监测所述锂离子电池的所述电芯壳体因膨胀对外界的施力变化的步骤包括:监测所述电芯壳体的单位面积因膨胀对外界所施加的膨胀压强P1;
[0055]监测所述电芯壳体内部的气体受力变化的步骤包括:监测所述电芯壳体内部的气体压强P2;
[0056]分析所述电芯壳体因膨胀对外界的施力变化以及内部气体的受力变化，得到因电极膨胀对所述电芯壳体的施力变化的步骤包括:确定因电极膨胀施加于所述电芯壳体的膨胀压强P3SP1-P^
[0057]压强可以将力单位化，因此能够较为准确的衡量力与受力物体之间的关系，以便能够对各个监测对象的受力情况进行分析、比较。在监测膨胀压强PJt，可以直接监测电芯壳体单位面积因膨胀对外界施加的膨胀压强P1，也可以采用以下步骤获得，如图2所示:
[0058]步骤:100:对所述电芯壳体上的可形变面的形变能力进行限制，使其仅具有一个可发生形变的可形变平面；
[0059]步骤110:对所述电芯壳体的移动能力进行限制；
[0060]步骤120:监测所述可形变平面膨胀形变所产生的压力F1;
[0061]步骤130:获取所述可形变平面的表面积S1;
[0062]步骤140:确定膨胀压强P1S F !/S1 ο
[0063]电芯壳体存在很多个外表面，由于表面积较小，或者设置了加固结构等，有些面在内部施力条件下基本不会产生形变，本申请中将这种面称为不可形变面。而电芯壳体上还存在表面积较大，自身容易发生形变的面，本申请中将这种面称为可形变面。其中，可形变面的形状可以为弧状或平面状，本申请中将平面状的可形变面称为可形变平面。
[0064]通过限制大部分可形变面的形变能力，能够使电芯壳体内部的压力全部集中在余下的一个可形变平面上进行释放，因此监测该可形变平面膨胀形变所产生的压力便可获得电芯壳体的内部所施加在电芯壳体上的全部压力。之后再结合该可形变平面的面积，便可通过力学公式F = PS来得到其压强值。目前，能够测量压力的技术设备已经非常成熟，而且比起利用超声波、光学等原理可直接监测压强的装置，测力装置的成本也更低。
[0065]在监测过程中，由于现有的测力装置一般都会在监测的同时对其所监测的面施加一个反作用力，因此在监测某一个可形变面时，如果不对电芯壳体的移动能力进行限制，则随着膨胀过程的进行，电芯壳体很可能会通过向测力装置所在侧相反的方向移动的方式卸载掉测力装置所施加的反作用力。这样，虽然电芯壳体在持续膨胀，但测力装置所获得的监测数据却不会产生很大变化，因此也就不会得到准确的监测结果。所以，在进行上述步骤时，还需要对电芯壳体的移动能力进行限制，使其无法通过移动的方式卸载掉测力装置所施加的力。
[0066]目前，很多锂离子电池，例如手机电池，其电芯壳体均制作成片状，其三对相对的面中有两对为不可形变面，剩下的一对面积最大的面为可形变平面。针对这种结构特性，本申请实施例提供了一种较为简单的实施对所述电芯壳体的表面的移动及形变能力进行限制，使其仅具有一个可形变平面的步骤的技术方案:
[0067]将所述电芯壳体的一个可形变平面与一块由刚性材料制成的阻挡物完全贴合，将所述电芯壳体的另一个可形变平面与另一块由刚性材料制成的阻挡物完全贴合；
[0068]限制其中一块所述阻挡物的移动能力；
[0069]监测未被限制移动能力的所述阻挡物受到的所述电芯壳体的推力，确定为匕。
[0070]采用上述方法进行监测时，与被限制移动能力的阻挡物完全贴合的可形变平面的移动能力以及形变能力均会被该阻挡物完全限制。而之所以可形变平面要与阻挡物完全贴合，是由于要保证阻挡物能够限制可形变平面上所有位置的形变及移动能力。
[0071]同样的，与未被限制移动能力的阻挡物完全贴合的可形变平面，其上的各个部位的膨胀形变均会对该阻挡物产生作用力，并推动其移动。
[0072]在进行己的监测时，由于需要将内压监测装置与电芯壳体内部的气体产生互动，才能使内压监测装置获得所需数据。因此一般都需要在电芯壳体上开设一个用于气体或内压监测装置互动的孔洞。
[0073]如果内压监测装置在一个可形变面上进行监测工作，若该可形变面是用于监测的监测面，则内压监测装置需要与测力装置在同一个面进行工作，这样会增加设备结构的复杂程度或者降低监测结果的准确程度。若该可形变面是被限制形变的非监测面，则内压监测装置需要与限制该可形变平面形变能力的设备在同一个面工作，这样会增加设备结构的复杂程度或降低对该可形变平面形变能力的限制效果，同样会降低检测结果的准确程度。
[0074]而如果从电芯壳体上的不可形变面监测电芯壳体内部的气体压强P2，则可避免上述问题。
[0075]目前，随着计算机的普及，数据的记录、计算、分析过程已经全部可以通过计算机实现，因此，在采用上述方法监测到匕之后可将其数值转化为计算机可识别的数据，并传输至计算机；在得到表面积S1后，S i的数值也可转化为计算机可识别的数据，并传输至计算机；之后，便可通过计算机完成计算。
[0076]同样的，在计算P3时，也可以将之前所获得的Pi以及P 2转化为计算机可识别的数据，并传输至计算机，之后，便可由计算机完成P3的计算。
[0077]其中，数据转换过程可以在参数获取后单独进行，或与其它步骤同时进行，只要在进行结果计算之前完成便可。
[0078]在研宄锂离子电池的膨胀过程时，所产生的气体量也是一个很重要的参数，通过对其进行监测，可以推导与该参数有关的数据，并有可能通过其研宄锂离子电池内部成分组成对电池的膨胀过程所产生的影响。因此，如图3所示，在本申请实施例所提供的方法中还可包括下列步骤:
[0079]步骤30:提取所述电芯壳体内部的部分气体；
[0080]步骤40:在与电芯壳体内部连通的状态下测量所述提取的气体的体积V2、温度T2以及气体压强P4。
[0081]步骤50:所产内部气体的体积％为P 4V2/(P2-P4)；
[0082]步骤60:所产内部气体的物质的量112为P 2V3/RT2。
[0083]其中，R为理想气体常数。
[0084]由于电芯壳体内部气体的物质的量不变，而电芯壳体内部的容积也不变，并且温度变化微小，认为在进行压强监测时气体的温度均为τ2，因此P2V3= Ρ4 (V 3+V2)，推导便得出所产内部气体的体积V3SP4V2/(P2-P4);之后便可获得所产气体的物质的量。气体的提取量可以根据电池体积、测量精度以及检测仪器灵敏度等进行选择，例如提取Irnl气体。
[0085]需要注意的是，提取电芯壳体内部的气体的步骤需要在监测所述电芯壳体内部的气体压强P2的步骤完成之后再进行。如果颠倒顺序，先提取电芯壳体内部的气体，则会导致监测所述电芯壳体内部的气体压强匕的步骤无法继续进行。
[0086]同样的，在计算n2时，也可以将所获得的体积V2、温度T2以及P 4的数值转化为计算机可识别的数据，并传输至计算机，之后，便可由计算机完成112的计算。
[0087]其中，数据转换过程可以在参数获取后单独进行，或与其它步骤同时进行，只要在进行结果计算之前完成便可。
[0088]同
文档序号 :
【 8527106 】
技术研发人员：曹福彪,金海族,魏西洁,杨同欢,郭小烛
技术所有人：宁德时代新能源科技有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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