[发明专利]一种用于储能器件的在线气体收集及检测装置

说明书

本发明属于储能器件产气检测技术领域，具体涉及一种用于储能器件的在线气体收集及检测装置。为了能够定性定量检测储能器件的所产生的气体，本装置包括：固定盖板设置于储能器件外壳顶部，固定盖板的右侧有一凹槽使其与外壳顶部完全贴合；固定套筒用于固定储能器件的支架，并与固定盖板紧密对接；气体传输通道设置于固定套筒右端且结构是V型拐角；气体收集及检测单元通过气体传输通道与储能器件的内部连通，以用于收集气体的腔室，腔室的上下端分别设置有光学窗口用于气体的无损拉曼检测，此外，腔室的侧壁额外设有进气口和出气口，可使用气相色谱仪深入分析收集气体的成分。

技术领域

本发明属于储能器件产气检测技术领域，具体涉及一种用于储能器件的在线气体收集及检测装置。

背景技术

近些年来，随着环境问题日益突出，石油、煤炭等化石能源日趋紧张，而太阳能和风能等一些可再生能源来源广泛且成本较低。在发电领域，使用太阳能光伏和风力发电具有低成本、无污染等优点，但在我国电力行业快速发展的同时，它们均具有随机性、波动性和间歇性等缺点，使得负荷侧功率呈现动态变化且难以预测，源荷的不确定性会给电网的管理与安全运行带来巨大挑战。此外，源荷不匹配问题会导致输出电压和电流波动，进而影响电网正常运行及负荷侧设备的寿命和稳定性。所以，电力调频显得极其重要，而储能电源的应用可以有效地改善电能质量、削峰填谷及平抑电压电流的波动。

目前，电网中所使用储能电源的种类较多，包括通用型的锂离子电池和新型的超级电容器，它们常处于长期浮充、温度波动宽、维保难度大等复杂的服役工况，往往会加速其失效，导致实际使用寿命大幅降低，从而产生极高的维护成本和安全隐患。然而造成电源失效的原因主要是电极材料或电解液的化学/电化学分解产生大量的气体，不断积累，使得内部压力超过安全结构上限，导致外壳发生爆破，造成电解液泄露，进而出现腐蚀电路板或短路等一系列问题。因此，分析电源在工作过程中所产生气体的成分，有利于提高其可靠性和使用寿命。

在现有产气研究的技术中，专利(201711375679.2)公开了一种用于电池的气体采集装置，定位后通过微型电钻对方型电池外壳进行钻孔取气，气体采集装置连接抽真空装置，有效地避免了采集气体时其他气体的掺入。虽然上述方法高效地收集电池内产生的气体，保证了气体的纯度，但该方法是靠采集人员的手感对电池钻孔，并不能控制钻孔程度，所以内部电芯结构可能会被破坏。而且采集后的电池外壳被破坏，采集结束的电池取出时内部会与空气接触，无法再次进行电化学测试。同时，各种储能器件的产气分析受到众多科研人员的关注。韩国首尔中央大学YoonSonghun教授团队提出一种原位收集气体的装置并通过拉曼光谱仪无损定性定量分析了圆柱型储能器件(锂离子电池和超级电容器)工作过程中所产生的气体(JIndEngChem96(2021)339-344；ElectrochimicaActa219(2016)447-452)。但是，该装置也存在不足之处：仅适用于圆柱型电池，不具有普适性；电池的开孔处容易使内部的电解液流入集气通道；当气体种类复杂且含量较少时，拉曼信号较弱导致分析结果不准确。因此，原位且精确地定性和定量分析储能器件在工作过程中产生的气体，有利于研究产生的气体和导致储能器件失效的原因，为提高其可靠性和使用寿命提供科学依据。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种结构简单、操作便捷的在线气体收集及检测装置，通过储能器件底部的出气孔在线收集气体并检测，可定性定量分析所产生的气体。

本发明的另一个目的是为了保护内部电芯的结构，在组装储能器件前已在钢壳、铝壳或铝塑复合膜的底部留有出气孔，从而收集产生的气体并进行检测。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种用于储能器件的在线气体收集及检测装置，包括储能器件、固定盖板、固定套筒、气体收集及检测单元；

所述固定盖板设置于储能器件的外壳顶部，所述固定盖板的一侧设有凹槽使其与储能器件的外壳顶部处完全贴合，中心镂空，用于露出储能器件的正负极；