一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置及方法与流程

本发明涉及电池产气检测、气体成分分析取样，更具体地说，涉及一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置及方法。

背景技术：

1、电池在各类可靠性测试及工况使用过程中，内部电解液会发生分解反应，同时电极材料与电解液之间会产生副反应，持续生成氢气、二氧化碳、甲烷和一氧化碳等混合气体，造成电池壳体鼓包和膨胀变形。电池产气组分、含量及产气速率是判断电池失效机理、优化电解液配方、改进电池封装工艺和排查安全隐患的关键核心参数，因此，精准、无杂气的气体取样是电池产气分析的前提与基础。

2、目前行业内常规的电池鼓胀气体取样方式多为直接裸露穿刺取样，即在空气环境中直接用针头刺破鼓胀电池壳体采集气体。该方式存在极大的检测误差，穿刺过程中外界空气会快速通过穿刺缝隙混入电池内部，同时，取样前电池表面、取样针头内部残留的空气会直接掺杂在待测气体中，导致空气组分严重干扰检测结果，无法精准区分电池原生产气与空气杂质气体，微量特征产气组分极易被空气掩盖，大幅降低气体成分分析的准确性。

3、现有少数可实现密闭取样的技术方案，均依赖大型固定式真空腔体、集成式真空管路、专用取样平台及固定夹具设备，整体设备体积大、重量重和搬运困难，不具备便携性，仅能固定安装于专属实验室工位，无法适配户外测试、产线抽检和多场地轮换测试等轻量化、移动式取样场景；同时这类专业设备购置及维护成本极高、操作流程复杂，需专业人员调试操作，单次取样准备周期长，无法满足电池研发过程中批量、快速和高频次的取样需求，且设备腔体规格固定，难以适配不同尺寸、形变程度的鼓胀电池，通用性极差。

4、针对现有技术空气掺杂严重、设备重型化、无法移动取样、操作复杂、成本高昂、通用性差和无法批量快速取样的核心缺陷，本发明提出一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置及方法。

技术实现思路

1、本发明旨在于解决上述背景技术提出的技术问题，提供一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其包括：

3、真空密封袋，用于包裹待测鼓胀电池，所述真空密封袋的顶部设有开孔；

4、法兰，设置于所述开孔处且与所述真空密封袋密封固定连接；

5、密封胶塞，嵌装固定于所述法兰内；

6、便携真空封口机，用于对所述真空密封袋抽真空并对袋口进行热压密封；

7、无菌取样注射器，用于依次穿刺所述密封胶塞和所述待测鼓胀电池的壳体，以抽取电池内部气体。

8、进一步地，所述真空密封袋的材质为pe、pa、pet或铝塑复合材料中的任意一种。

9、进一步地，所述密封胶塞为弹性硅胶材质。

10、进一步地，所述法兰与所述真空密封袋之间通过热熔密封工艺无缝贴合。

11、进一步地，所述真空密封袋为一体化袋体结构，并预留有供所述便携真空封口机热压密封的封口边。

12、进一步地，所述密封胶塞的厚度为3mm～8mm。

13、进一步地，所述无菌取样注射器为气密性微量取样注射器，其针头为细壁无菌穿刺针。

14、一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样方法，采用上述所述的装置，包括以下步骤：

15、s1、取样前预处理：检查真空密封袋和密封胶塞的气密性，确认无破损、无漏气；将无菌取样注射器进行抽真空预处理，排出内部残留空气，静置备用；选取对应规格的真空密封袋以适配待测鼓胀电池尺寸；

16、s2、电池真空封装：将产生鼓胀变形的待测鼓胀电池平稳放入真空密封袋内部，调整电池摆放位置，使电池鼓胀凸起区域正对真空密封袋顶部的密封胶塞位置，保证后续穿刺取样精准对位；将真空密封袋袋口平整放入便携真空封口机的封口槽内；

17、s3、抽真空密封成型：启动便携真空封口机，抽取真空密封袋内部全部空气，待袋体完全贴合电池外表面、内部形成真空负压环境后，启动热压封口程序，对真空密封袋袋口进行高温热熔密封，使待测鼓胀电池完全处于真空密闭的无空气环境中，静置1-3min，保证袋体负压稳定、密封可靠；

18、s4、密闭穿刺取样：手持预处理后的无菌取样注射器，将针头垂直穿透真空密封袋顶部的密封胶塞，穿透密封胶塞后精准对准电池鼓胀凸起区域，缓慢刺破电池壳体，使注射器内腔与电池内部产气腔体连通；静置1-2min，待电池内部气体压力稳定后，匀速拉动注射器推杆，定量抽取电池内部原生鼓胀气体；

19、s5、取样收尾与样品封存：气体抽取完成后，速拔出注射器针头，密封胶塞依靠自身弹性自动回弹闭合，恢复真空密封袋的密闭状态，无气体外泄、无空气渗入；将抽取有待测气体的注射器针头进行密封封堵，标记样品信息，完成单次取样作业，直接送入气相色谱、质谱检测设备进行成分分析。

20、本发明的有益效果是：本发明的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置及方法，本发明先将鼓胀电池整体置于真空袋内完成全域抽真空密封，彻底清除电池表面、取样区域的全部空气，全程在真空密闭环境下完成穿刺取样，从源头杜绝外界空气混入待测气体，彻底解决传统裸露取样空气掺杂严重的问题，有效保证取样气体为电池原生产气，大幅提升气体成分分析的精准度；本发明彻底颠覆传统重型固定式取样设备的设计思路，整体装置仅由真空袋、手持封口机、注射器等轻量化耗材及小型手持设备构成，整体体积小巧、重量极轻、可随意携带、无需专属安装工位、无需复杂调试；可适配实验室固定取样、产线批量抽检、户外工况测试、异地送检等全场景取样需求，彻底解决了传统设备无法移动、场地受限、无法户外作业的行业痛点，适配电池高频次、多场景、批量快速取样作业；本发明可选用不同材质、不同规格的真空密封袋，可适配圆柱、方形、软包等全类型电池，同时适配不同鼓胀程度、不同尺寸的鼓胀电池，无设备适配限制，适用范围覆盖电池研发、老化测试、失效分析全流程；整体取样流程简单快捷，无专业技术门槛，单人手持设备即可在10分钟内完成封装、密封、穿刺、取样全流程作业，取样效率大幅提升；所有核心部件均为常规轻量化耗材与通用手持设备，购置、使用、维护成本极低，耗材可一次性使用杜绝交叉污染，也可重复使用，适配科研机构、中小实验室、企业产线大批量、常态化取样检测，实用性与落地性极强；通过采用弹性自修复密封胶塞设计，穿刺后可自动密封，取样过程中不会出现气体外泄、空气倒灌的情况，取样环境稳定，样品完整性高，重复性好，适用于圆柱电池、方形电池、软包电池等各类电化学电池，在充放电测试、老化测试、过充滥用测试过程中鼓胀产气后的无杂气取样作业，可广泛应用于电池研发、失效分析、安全检测等场景。

1.一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于：所述真空密封袋（1）的材质为pe、pa、pet或铝塑复合材料中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于：所述密封胶塞（4）为弹性硅胶材质。

4.根据权利要求1所述的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于：所述法兰（3）与所述真空密封袋（1）之间通过热熔密封工艺无缝贴合。

5.根据权利要求1所述的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于：所述真空密封袋（1）为一体化袋体结构，并预留有供所述便携真空封口机（5）热压密封的封口边。

6.根据权利要求1所述的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于：所述密封胶塞（4）的厚度为3mm～8mm。

7.根据权利要求1所述的一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样装置，其特征在于：所述无菌取样注射器（6）为气密性微量取样注射器，其针头为细壁无菌穿刺针。

8.一种低空气掺杂电芯鼓胀气体真空穿刺取样方法，采用权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：