ES3060500T3 - Gas analysis device - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un dispositivo de análisis de gases, cuyo objetivo es proporcionar un dispositivo capaz de analizar gases generados por baterías secundarias con alta resolución y en tiempo real. El dispositivo comprende una cámara de difusión, varias unidades de análisis de gases, una unidad inyectora y una unidad de control. La unidad inyectora inyecta selectivamente el gas generado por la batería secundaria en una de las unidades de análisis. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Dispositivo de análisis de gases
[0003] Campo técnico
[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad en base a la solicitud de patente coreana N.10-2021-0150545, presentada el 4 de noviembre de 2021.
[0005] La presente divulgación se refiere a un aparato de análisis de gases y se refiere a un aparato de análisis de gases capaz de analizar en tiempo real un gas generado en la batería secundaria generado en una batería secundaria con alta resolución.
[0006] Antecedentes de la técnica
[0007] En general, una batería secundaria es una batería que puede usarse repetidamente a través de un proceso de descarga y carga en la dirección inversa de convertir energía química en energía eléctrica y los tipos de batería secundaria incluyen una batería de níquel-cadmio (Ni-Cd), una batería de níquel-hidrógeno (Ni-MH), una batería de metal de litio, una batería de iones de litio (Li-ion) y una batería de polímero de iones de litio, etc. Entre estas baterías secundarias, las baterías secundarias de litio con alta densidad de energía y tensión, ciclo de vida largo y tasa de autodescarga baja se han comercializado y su uso está extendido.
[0008] Dependiendo de la reacción en el interior de la batería secundaria de litio, pueden generarse como gases generados en la batería secundaria diversos tipos de gases, tales como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos<CnH2n-2>(n=2—5),<CnH2n>(n=2—5),<CnH2n+2>(n=1-5) y otros gases orgánicos.
[0009] Además, la batería secundaria de litio se degrada mientras genera una gran cantidad de gas generado en la batería secundaria debido a la descomposición de electrolito según el progreso de carga y descarga repetido y este aspecto parece diferente dependiendo de la forma de diseño y uso de la batería. Por lo tanto, es esencial inferir el mecanismo de degradación de una batería analizando el gas generado en la batería secundaria durante el proceso de desarrollo de la batería.
[0010] Por lo tanto, es muy importante analizar con exactitud el gas generado en la batería secundaria. Específicamente, la información sobre la composición y el contenido del gas generado en la batería secundaria es útil en el desarrollo de materiales de batería, la optimización de los procesos de fabricación de baterías y la identificación de causas de fallos de batería. Para ello, es importante desarrollar tecnología para analizar los gases generados en la batería secundaria.
[0011] El análisis del gas generado en la batería secundaria se puede realizar transfiriendo el gas generado en la batería secundaria a un detector de gases tal como GC-MS (cromatografía de gases/espectrometría de masas), GC-TCD (cromatografía de gases-detector de conductividad térmica), GC-FID (cromatografía de gases-detector de ionización de llama), etc. Un ejemplo de este tipo de análisis se divulga en la patente US 2020/256921.
[0012] Por ejemplo, GC-MS puede usar una columna que incluye una fase estacionaria para separar e inyectar cada especie de gas con una diferencia temporal en un detector, en el funcionamiento de un espectrómetro de masas (MS) como un detector, con el fin de resolver el problema de que cada compuesto está separado y el valor de peso molecular y masa del compuesto no coinciden y el valor de masa característico se superpone en el caso de algunas especies de gases.
[0013] Por lo tanto, al analizar el gas generado en la batería secundaria generado en la batería secundaria en tiempo real, se determinó la resolución de tiempo de los datos de medición por el tiempo requerido para la separación y análisis del gas en el detector de gases. En general, el tiempo requerido para la separación y el análisis de gases en un detector de gases fue de varios minutos a varias decenas de minutos, limitando el análisis de alta resolución. Divulgación de la invención
[0014] Objetivos técnicos
[0015] La presente divulgación se refiere a un aparato de análisis de gases y se refiere a un aparato de análisis de gases capaz de analizar en tiempo real un gas generado en la batería secundaria generado en una batería secundaria con alta resolución.
[0016] Los problemas técnicos a lograr por la presente divulgación no están limitados a los problemas técnicos mencionados anteriormente y los expertos en la técnica entenderán claramente otros problemas técnicos que no se mencionan a partir de la siguiente descripción.
[0017] Soluciones técnicas
[0018] La presente invención proporciona la solución técnica de un aparato de análisis de gases según la reivindicación 1. Efectos ventajosos
[0019] Un aparato de análisis de gases de la presente divulgación es capaz de un análisis de alta resolución a lo largo del tiempo analizando el gas generado en la batería secundaria en tiempo real, y se puede analizar con precisión el comportamiento de la batería secundaria según los cambios en las condiciones experimentales tales como condición de temperatura y condiciones de comportamiento de carga/descarga.
[0020] El aparato de análisis de gases de la presente divulgación es capaz de un análisis de alta resolución y en tiempo real del entorno y las condiciones de accionamiento de batería secundaria variables, y puede permitir el desarrollo de materiales de batería, optimización de procesos de fabricación de batería e identificación de la causa del fallo de batería simulando las condiciones de accionamiento de batería secundaria reales.
[0021] Breve descripción de los dibujos
[0022] La figura 1 es un diagrama conceptual que ilustra un aparato de análisis de gases de la presente divulgación. La figura 2 es un gráfico que ilustra una resolución de tiempo para el análisis en un aparato de análisis de gases de la presente divulgación.
[0023] La figura 3 es un diagrama conceptual que ilustra un flujo de gas en una unidad de cámara de difusión.
[0024] La figura 4 es un diagrama conceptual que ilustra una unidad de inyector.
[0025] La figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad de análisis de gases.
[0026] La figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra otra realización de una unidad de análisis de gases.
[0027] Mejor modo para llevar a cabo la invención
[0028] Un aparato de análisis de gases según la presente invención incluye:
[0029] una unidad de cámara de difusión provista de un espacio de difusión de gas en el que se aloja una batería secundaria;
[0030] una pluralidad de unidades de análisis de gas para recibir y analizar un gas generado en la batería secundaria generado por la batería secundaria desde el espacio de difusión de gas de la unidad de cámara de difusión; un conducto de descarga de gas conectada a la unidad de cámara de difusión para descargar el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas;
[0031] una pluralidad de conductos de inyección de gas, cada una proporcionada en la correspondiente de la pluralidad de unidades de análisis de gas, respectivamente;
[0032] una unidad de inyector para conectar selectivamente el conducto de descarga de gas con una de la pluralidad de conductos de inyección de gas para inyectar el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas en una de la pluralidad de unidades de análisis de gas;
[0033] una unidad de suministro de gas portador para suministrar un gas portador al espacio de difusión de gas; y una unidad de control para controlar la unidad de inyector.
[0034] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, se puede proporcionar un controlador de flujo de masa (MFC) en una trayectoria de flujo de suministro de gas portador que conecta la unidad de suministro de gas portador y la unidad de cámara de difusión.
[0035] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, la unidad de cámara de difusión puede incluir una entrada a través de la cual se inyecta el gas portador en el espacio de difusión de gas, y una salida desde la cual se descarga el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas, en donde un escape de la entrada y una admisión de la salida pueden estar ubicados en dos paredes interiores orientadas entre sí, respectivamente, entre paredes interiores de la unidad de cámara de difusión que forma el espacio de difusión de gas.
[0036] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, la unidad de cámara de difusión puede estar provista de un espacio de dispersión de gas portador al que está conectada la trayectoria de flujo de suministro de gas portador, la entrada puede estar provista en una pluralidad, y las admisiones de la pluralidad de entradas pueden estar conectados al espacio de dispersión de gas portador.
[0037] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, la batería secundaria puede estar dispuesta entre escapes de la pluralidad de entradas y la admisión de la salida, y el escape de la pluralidad de entradas puede estar orientado hacia un lado de la batería secundaria.
[0038] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, la unidad de inyector puede ser una válvula de múltiples posiciones.
[0039] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, la unidad de control puede recibir información de estado de unidad de análisis de cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas, y la unidad de control puede controlar la unidad de inyector en base a la información de estado de unidad de análisis.
[0040] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, la unidad de control puede incluir un temporizador, y la unidad de control puede controlar la unidad de inyector en un periodo de tiempo predeterminado.
[0041] El aparato de análisis de gases según la presente invención incluye además una pluralidad de unidades de muestreo de gas cada una proporcionada en cada una de la pluralidad de conductos de inyección de gas para cuantificar una cantidad del gas generado en la batería secundaria inyectado en cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas.
[0042] En el aparato de análisis de gases según la presente invención, la unidad de cámara de difusión está provista de un sensor de temperatura y un sensor de presión, y la unidad de control controla la unidad de inyector en base a un valor medido del valor de sensor de temperatura del sensor de presión y un valor medido del sensor de presión. En el aparato de análisis de gases según la presente invención, cada una de la pluralidad de unidades de muestreo de gas está provista de un espacio de muestreo de gas para cuantificar la cantidad del gas generado en la batería secundaria, estando un volumen del espacio de muestreo de gas formado de manera diferente para cada una de la pluralidad de unidades de muestreo de gas, y la unidad de control selecciona el conducto de inyección de gas conectada al conducto de descarga de gas teniendo en cuenta el valor medido del sensor de temperatura, el valor medido del sensor de presión y el volumen del espacio de muestreo de gas.
[0043] En el aparato de análisis de gases de la presente divulgación, cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas puede estar provista de al menos dos tipos de columnas para separar en componentes el gas generado en la batería secundaria.
[0044] Modos para llevar a cabo la invención
[0045] A continuación en el presente documento, con referencia a los dibujos adjuntos, se describirán en detalle realizaciones según la presente divulgación. En este proceso, el tamaño o la forma de los componentes mostrados en los dibujos se puede haber exagerado por razones de claridad y conveniencia de la descripción. Además, teniendo en cuenta la configuración y el funcionamiento de la presente divulgación, los términos definidos especialmente pueden variar dependiendo de las intenciones o prácticas de usuarios y operadores. Las definiciones de estos términos deberían estar basadas en el contenido a lo largo de esta memoria descriptiva. En la descripción de la presente divulgación, cabe señalar que la relación de orientación o posición indicada por los términos "central", "superior", "inferior", "izquierdo/a", "derecho/a", "vertical", "horizontal", "interior", "exterior", "un lado" y "el otro lado", etc. se basa en la relación de orientación o posición mostrada en los dibujos o la relación de orientación o posición que se coloca normalmente cuando se usa el producto de la presente divulgación, y está prevista únicamente para la explicación y breve descripción de la presente divulgación y no debe interpretarse como limitante de la presente divulgación porque no sugiere o implica que el dispositivo o elemento mostrado deba configurarse u operarse necesariamente en una orientación específica.
[0046] La figura 1 es un diagrama conceptual que ilustra un aparato de análisis de gases de la presente divulgación. La figura 2 es un gráfico que ilustra una resolución de tiempo para el análisis en un aparato de análisis de gases de la presente divulgación. La figura 3 es un diagrama conceptual que ilustra un flujo de gas en una unidad de cámara de difusión 300. La figura 4 es un diagrama conceptual que ilustra una unidad de inyector 600. La figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad de análisis de gases 700. La figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra otra realización de una unidad de análisis de gases 700.
[0047] A continuación en el presente documento, con referencia a las figuras 1 a 6, se describirá en detalle el aparato de análisis de gases de la presente divulgación.
[0048] El aparato de análisis de gases de la presente divulgación puede ser capaz de un análisis de alta resolución a lo largo del tiempo analizando el gas generado en la batería secundaria en tiempo real, y se pueden analizar con precisión los comportamientos de una batería secundaria 11 según los cambios en las condiciones experimentales tales como condición de temperatura y condición de comportamiento de carga/descarga.
[0049] Como se muestra en la figura 1, el aparato de análisis de gases según la presente invención incluye:
[0050] la unidad de cámara de difusión 300 provista de un espacio de difusión de gas 310 en el que se aloja una batería secundaria 11;
[0051] una pluralidad de unidades de análisis de gas 700 para recibir y analizar un gas generado en la batería secundaria generado por la batería secundaria 11 desde el espacio de difusión de gas 310 de la unidad de cámara de difusión 300;
[0052] un conducto de descarga de gas 400 conectada a la unidad de cámara de difusión 300 para descargar el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas 310;
[0053] una pluralidad de conductos de inyección de gas 500, cada una proporcionada en la correspondiente de la pluralidad de unidades de análisis de gas 700, respectivamente;
[0054] la unidad de inyector 600 para conectar selectivamente el conducto de descarga de gas 400 con una de la pluralidad de conductos de inyección de gas 500 para inyectar el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas 310 en una de la pluralidad de unidades de análisis de gas 700;
[0055] una unidad de suministro de gas portador 100 para suministrar un gas portador al espacio de difusión de gas 310; y una unidad de control 800 para controlar la unidad de inyector 600.
[0056] Para analizar el gas generado en la batería secundaria generado por la batería secundaria 11 en tiempo real, el gas generado en la batería secundaria en la unidad de cámara de difusión 300 se suministra a la unidad de análisis de gases 700 cada periodo de tiempo específico en condiciones o entornos continuos a lo largo de mucho tiempo. En la figura 2, el gráfico A representa un eje temporal y el gráfico B muestra los resultados de análisis de gases emitidos desde una pluralidad de unidades de análisis de gas 700. Como se muestra en la figura 2, el periodo de tiempo Ta para el análisis de alta resolución del comportamiento de la batería secundaria 11 a lo largo del tiempo es generalmente más corto que el tiempo Tb requerido para un análisis en una unidad de análisis de gases 700. El aparato de análisis de gases de la presente divulgación puede proporcionar una pluralidad de unidades de análisis de gas 700 para analizar la situación continua de la batería secundaria 11 en un periodo de tiempo corto. La unidad de suministro de gas portador 100 puede suministrar el gas portador para transportar el gas generado en la batería secundaria ubicado en el espacio de difusión de gas 310 de la unidad de cámara de difusión 300 a la unidad de análisis de gases 700. El gas portador puede ser un gas inerte, tal como helio o similares. La unidad de suministro de gas portador 100 puede ser un cilindro, una bombona, un depósito de gas y similares, en los que se almacena el gas portador.
[0057] La unidad de suministro de gas portador 100 y la unidad de cámara de difusión 300 pueden estar conectadas a una trayectoria de flujo de suministro de gas portador 200. La trayectoria de flujo de suministro de gas portador 200 puede ser un conducto o tubo a través del cual puede fluir el gas. El gas portador suministrado desde la unidad de suministro de gas portador 100 a través de la trayectoria de flujo de suministro de gas portador 200 puede suministrarse al espacio de difusión de gas 310 de la unidad de cámara de difusión 300.
[0058] Puede proporcionarse un controlador de flujo de masa (MFC) 210 en la trayectoria de flujo de suministro de gas portador 200 que conecta la unidad de suministro de gas portador 100 y la unidad de cámara de difusión 300. La forma del gas suministrado desde la unidad de cámara de difusión 300 a la unidad de análisis de gases 700 puede ser un gas en el que se mezclen un gas portador y un gas generado en la batería secundaria. Por lo tanto, es necesario conocer la cantidad exacta de gas portador inyectada en el espacio de difusión de gas 310 para calcular la cantidad de gas generado en la batería secundaria generado por la batería secundaria 11 mediante el resultado de análisis emitido desde la unidad de análisis de gases 700. Para este fin, la trayectoria de flujo de suministro de gas portador 200 puede estar provista de un controlador de flujo de masa 210 para ponderar o controlar la cantidad de gas portador inyectado en el espacio de difusión de gas 310.
[0059] Como se muestra en la figura 3, la unidad de cámara de difusión 300 puede incluir una entrada 330 a través de la cual se inyecta el gas portador en el espacio de difusión de gas 310 y una salida 340 a través de la cual se descarga el gas generado en la batería secundaria del espacio de difusión de gas 310.
[0060] En el interior de la unidad de cámara de difusión 300, puede proporcionarse un espacio de difusión de gas 310 en el que está alojada la batería secundaria 11, y el escape 332 de la entrada 330 y la admisión 341 de la salida 340 pueden estar ubicados en dos paredes interiores orientadas entre sí, respectivamente, entre paredes interiores de la unidad de cámara de difusión 300 que forman el espacio de difusión de gas 310. En otras palabras, el escape 332 de la entrada 330 está formada en una pared interior que forma el espacio de difusión de gas 310, y la admisión 341 de la salida 340 puede estar formada en la otra pared interior que forma el espacio de difusión de gas 310. El gas portador puede introducirse en la admisión 331 de la entrada 330 y el gas portador puede suministrarse al espacio de difusión de gas 310 a través del escape 332 de la entrada 330. El gas portador y el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas 310 se descargan a la admisión 341 de la salida 340, y el escape 342 de la salida 340 está conectado al conducto de descarga de gas 400 de modo que el gas portador y gas generado en la batería secundaria que pasa a través de la salida 340 puede suministrarse a la unidad de análisis de gases 700.
[0061] La unidad de cámara de difusión 300 puede estar provista de un espacio de dispersión de gas portador 320 al que está conectada la trayectoria de flujo de suministro de gas portador 200 y la entrada 330 puede estar provista en una pluralidad, y admisiones 331 de la pluralidad de entradas 330 pueden estar conectadas al espacio de dispersión de gas portador 320.
[0062] En otras palabras, en el interior de la unidad de cámara de difusión 300, se proporcionan un espacio de difusión de gas 310 y un espacio de dispersión de gas portador 320, que están separados entre sí, respectivamente, y los dos espacios pueden estar conectados a través de una pluralidad de entradas 330. Específicamente, la admisión 331 de la entrada 330 puede estar ubicada en el espacio de dispersión de gas portador 320, y el escape 332 de la entrada 330 puede estar ubicado en el espacio de difusión de gas 310. La trayectoria de suministro de gas portador 200 puede estar conectada al espacio de dispersión de gas portador 320, de modo que el gas portador suministrado desde la unidad de suministro de gas portador 100 puede suministrarse al espacio de difusión de gas 310 a través del espacio de dispersión de gas portador 320.
[0063] La entrada 330 puede proporcionarse en pluralidad y el gas portador puede inyectarse en el espacio de difusión de gas 310 para estar pulverizado de manera uniforme en la parte delantera de la batería secundaria 11. El aparato de análisis de gases de la presente divulgación funciona en tiempo real, y cuando el gas portador se inyecta de manera intensiva en el área local en el espacio de difusión de gas 310, el gas portador y el gas generado en la batería secundaria no se mezclan lo suficiente, lo que puede tener un efecto en el resultado del análisis. Con el fin de evitar esto, puede proporcionarse una pluralidad de las entradas 330 para inyectar el gas portador en el espacio de difusión de gas 310 a una densidad uniforme.
[0064] Específicamente, la batería secundaria 11 puede estar dispuesta entre las escapes 332 de la pluralidad de entradas 330 y la admisión 341 de la salida 340, y los escapes 332 de la pluralidad de entradas 330 pueden estar orientados hacia un lado de la batería secundaria 11. Por lo tanto, el gas portador fluye como se muestra en la flecha de puntos mostrada en la figura 3 y el gas portador puede escanear de manera uniforme la batería secundaria 11. En el espacio de difusión de gas 310 de la unidad de cámara de difusión 300, pueden proporcionarse un calentador (no mostrado) para calentar la batería secundaria 11, un módulo de carga y descarga (no mostrado) para cargar y descargar la batería secundaria 11 y similares.
[0065] El conducto de descarga de gas 400 y la pluralidad de conductos de inyección de gas 500 pueden ser conductos o tubos a través de los cuales puede fluir el gas. El conducto de descarga de gas 400 y la pluralidad de conductos de inyección de gas 500 pueden estar conectadas a la unidad de inyector 600.
[0066] La unidad de inyector 600 puede ser una válvula de múltiples posiciones.
[0067] Como se muestra en la figura 4, la unidad de inyector 600 incluye una pluralidad de puertos 620 a los que está conectada una pluralidad de conductos de inyección de gas 500, respectivamente, y una trayectoria de conmutación 610 que está conectada selectivamente a una de la pluralidad de puertos 620. Un extremo de la trayectoria de flujo de conmutación 610 puede estar conectado al conducto de descarga de gas 400 en el centro del círculo virtual. La trayectoria de flujo de conmutación 610 puede ser una trayectoria de flujo que se extiende en la dirección diamétrica del círculo virtual y que puede girar con el centro del círculo virtual como un eje de rotación. En el arco del círculo virtual, puede disponerse una pluralidad de puertos 620 a los que se conecta la pluralidad de conductos de inyección de gas 500. La trayectoria de flujo de conmutación 610 puede estar conectada de manera selectiva a uno de la pluralidad de puertos 620 mientras gira, de tal manera que el conducto de descarga de gas 400 pueda estar conectada selectivamente a una de la pluralidad de conductos de inyección de gas 500.
[0068] La unidad de control 800 puede recibir información de estado de unidad de análisis de cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas 700, y la unidad de control 800 puede controlar la unidad de inyector 600 en base a la información de estado de unidad de análisis.
[0069] La información de estado de unidad de análisis es información que indica el estado de la unidad de análisis de gases 700, por ejemplo, puede ser información que indica si la unidad de análisis de gases 700 está analizando o en un estado completo de preparación de análisis. El estado completo de preparación de análisis puede ser un estado en el que el análisis puede arrancar inmediatamente cuando se inyecta el gas generado en la batería secundaria. Por ejemplo, la unidad de control 800 puede controlar la unidad de inyector 600 de modo que el conducto de inyección de gas 500 conectada a la unidad de análisis de gases 700 en el estado completo de preparación de análisis y el conducto de descarga de gas 400 están conectadas.
[0071] La unidad de control 800 puede incluir un temporizador y la unidad de control 800 puede controlar la unidad de inyector 600 en un periodo de tiempo predeterminado. Por ejemplo, la unidad de control 800 puede controlar la unidad de inyector 600 de modo que el conducto de inyección de gas 500 conectada a la unidad de análisis de gases 700 en el estado completo de preparación de análisis y el conducto de descarga de gas 400 están conectadas, cada periodo de tiempo predeterminado.
[0073] La unidad de control 800 es un dispositivo aritmético y puede ser un dispositivo en el que se combinan hardware y software.
[0075] Como se muestra en la figura 1 y de conformidad con la presente invención, se incluye además una pluralidad de unidades de muestreo de gas 510 cada una proporcionada en cada una de la pluralidad de conductos de inyección de gas 500 para cuantificar la cantidad del gas generado en la batería secundaria inyectado en cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas 700. La unidad de muestreo de gas 510 puede ser un conducto o tubo con forma de bucle. El gas generado en la batería secundaria se puede cuantificar por la magnitud del volumen del espacio de muestreo de gas formado en el interior de la unidad de muestreo de gas 510.
[0077] Según la presente invención, la unidad de cámara de difusión 300 está provista de un sensor de temperatura 311 y un sensor de presión 312, y la unidad de control 800 controla la unidad de inyector 600 en base a un valor medido del sensor de temperatura 311 o un valor medido del sensor de presión 312.
[0079] Según la presente invención, se proporciona un espacio de muestreo de gas para cuantificar la cantidad del gas generado en la batería secundaria en cada una de la pluralidad de unidades de muestreo de gas 510, el volumen del espacio de muestreo de gas se forma de manera diferente para cada una de la pluralidad de unidades de muestreo de gas 510, y la unidad de control 800 selecciona el conducto de inyección de gas 500 conectada al conducto de descarga de gas 400 teniendo en cuenta el valor medido del sensor de temperatura 311, el valor medido del sensor de presión 312 y el volumen del espacio de muestreo de gas. Dependiendo de la temperatura y presión, puede variar la cantidad de gas por volumen unitario (masa, moles, etc.). Por lo tanto, con el fin de asegurar un determinado nivel de sensibilidad de detección, es necesario ajustar la cantidad de gas muestreado en la unidad de muestreo de gas 510. Por lo tanto, la unidad de control 800 controla la unidad de inyector 600 de modo que una unidad de muestreo de gas 510 que tiene un volumen apropiado de espacio de muestreo de gas según la temperatura y presión y una unidad de análisis de gases 700 conectada a la unidad de muestreo de gas 510 están conectadas al conducto de descarga de gas 400 a través de un conducto de inyección de gas 500.
[0080] Como se muestra en las figuras 5 y 6, la unidad de análisis de gases 700 puede incluir una columna 710 para cromatografía de gases (GC), y una espectrometría de masas (MS), un detector de conductividad térmica (TCD) y un detector de ionización de llama (FI D) como un detector 720 para detección de gas. El gas generado en la batería secundaria suministrado a la unidad de análisis de gases 700 puede separarse en componentes mientras pasa a través de la columna 710 y, a continuación, inyectarse en el detector 720.
[0082] Cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas 700 puede tener dos o más tipos de columnas 710 para separar en componentes el gas generado en la batería secundaria. El tipo de columna 710 para GC puede clasificarse según un método de relleno en fase estacionaria, material de relleno y especificación, y similares. Para cada tipo de columna 710 que varía dependiendo del método de relleno en fase estacionaria, material de relleno y especificación, el tiempo requerido para la separación de componentes individuales incluidos en el gas generado en la batería secundaria puede variar. Por lo tanto, al usar simultáneamente múltiples tipos de columnas 710, el aparato de análisis de gases de la presente divulgación puede ahorrar el tiempo requerido para GC y, por último, al reducir el tiempo correspondiente a Tb indicado en la figura 2, puede ser posible un análisis de gases a alta resolución con un número más pequeño de unidades de análisis de gas 700. En otras palabras, la columna 710 puede proporcionarse en una pluralidad, y cada columna puede tener diferentes condiciones de uno o más de un método de relleno en fase estacionaria, material de relleno y especificación. Por ejemplo, la columna 710 puede proporcionarse en tres, una columna 710 puede proporcionarse de una manera empaquetada, la otra columna 710 puede proporcionarse de una manera micro-empaquetada y la otra puede proporcionarse de una manera capilar. Como otro ejemplo, la columna 710 puede proporcionarse en tres, una columna 710 puede estar rellena con sílice sustituida con un grupo alquilo de diversas longitudes o benceno como el material de relleno, la otra columna 710 puede estar rellena con poliacrilamida como el material de relleno y la otra puede estar rellena con agarosa o dextrina como el material de relleno.
[0083] El método de relleno en fase estacionaria significa un método de separación del material que se va a analizar en la columna 710, y puede incluir un método empaquetado, un método micro-empaquetado, un método capilar y similares.
[0084] El material de relleno significa un material de relleno en la columna 710, y puede incluir sílice sustituida con un grupo alquilo de diversas longitudes o benceno, poliacrilamida, agarosa o dextrina.
[0085] La especificación puede significar el tamaño o forma de la columna 710.
[0086] Múltiples tipos de columnas 710 pueden conectarse en serie como se muestra en la figura 5 y pueden conectarse en paralelo como se muestra en la figura 6. Por ejemplo, la columna 710 puede proporcionarse en tres tipos. Aunque anteriormente se han descrito realizaciones según la presente divulgación, estas son meramente ilustrativas, y los expertos en la técnica entenderán que son posibles diversas modificaciones sin desviarse del alcance de las siguientes reivindicaciones.
[0087] <Explicación de los símbolos>
[0088] 11...Batería secundaria 100...Unidad de suministro de gas portador
[0089] 200...Trayectoria de flujo de suministro de gas portador 210...Controlador de flujo de masa 300...Unidad de cámara de difusión 310...Espacio de difusión de gas
[0090] 311...Sensor de temperatura 312...Sensor de presión
[0091] 320...Espacio de dispersión de gas portador330...Entrada
[0092] 331...Admisión de entrada 332...Escape de entrada
[0093] 340...Salida 341...Admisión de salida
[0094] 342...Escape de salida 400...Conducto de descarga de gas
[0095] 500...Conducto de inyección de gas 510...Unidad de muestreo de gas
[0096] 600...Unidad de inyector 610...Trayectoria de flujo de conmutación
[0097] 620...Puerto 700...Unidad de análisis de gases
[0098] 710...Columna 720...Detector
[0099] 800...Unidad de control
[0100] Aplicabilidad industrial
[0101] Un aparato de análisis de gases de la presente divulgación es capaz de un análisis de alta resolución a lo largo del tiempo analizando el gas generado en la batería secundaria en tiempo real, y se puede analizar con precisión el comportamiento de la batería secundaria según los cambios en las condiciones experimentales tales como temperatura y comportamiento de carga y descarga.
[0102] El aparato de análisis de gases de la presente divulgación es capaz de un análisis de alta resolución y en tiempo real del entorno y las condiciones de accionamiento de batería secundaria variables, y puede permitir el desarrollo de materiales de batería, optimización de procesos de fabricación de batería e identificación de la causa del fallo de batería simulando las condiciones de accionamiento de batería secundaria reales.
Claims (9)
1. REIVINDICACIONES
1. Un aparato de análisis de gases que comprende:
una unidad de cámara de difusión (300) provista de un espacio de difusión de gas (310) en el que se aloja una batería secundaria (11);
un conducto de descarga de gas (400) conectado a la unidad de cámara de difusión (300) para descargar el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas (310),
una pluralidad de unidades de análisis de gas (700) para recibir y analizar un gas generado en la batería secundaria generado por la batería secundaria (11) desde el espacio de difusión de gas (310) de la unidad de cámara de difusión (300);
una pluralidad de conductos de inyección de gas (500), cada uno proporcionado a la unidad de análisis de gas correspondiente de la pluralidad de unidades de análisis de gas (700), respectivamente;
una unidad de inyector (600) para conectar selectivamente el conducto de descarga de gas (400) con un conducto de la pluralidad de conductos de inyección de gas (500) para inyectar el gas generado en la batería secundaria en el espacio de difusión de gas (310) en una de la pluralidad de unidades de análisis de gas (700);
una unidad de suministro de gas portador (100) para suministrar un gas portador al espacio de difusión de gas (310); y
una unidad de control (800) para controlar la unidad de inyector (600); y
una pluralidad de unidades de muestreo de gas (510) cada una proporcionada en cada uno de los conductos de la pluralidad de conductos de inyección de gas (500) para cuantificar una cantidad del gas generado en la batería secundaria inyectado en cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas (500),
en donde la unidad de cámara de difusión (300) está provista de un sensor de temperatura (311) y un sensor de presión (312), y
la unidad de control (800) controla la unidad de inyector (600) en base a un valor medido del sensor de temperatura (311) y un valor medido del sensor de presión (312), y
en donde cada unidad de muestreo de gas de la pluralidad de unidades de muestreo de gas (510) está provista de un espacio de muestreo de gas para cuantificar la cantidad del gas generado en la batería secundaria, un volumen del espacio de muestreo de gas está formado de manera diferente para cada una de la pluralidad de unidades de muestreo de gas (510), y
la unidad de control (800) selecciona el conducto de inyección de gas (500) conectado al conducto de descarga de gas (400) teniendo en cuenta el valor medido del sensor de temperatura (311), el valor medido del sensor de presión (312) y el volumen del espacio de muestreo de gas.
2. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 1, en donde hay un controlador de flujo de masa (MFC) (210) en una trayectoria de flujo de suministro de gas portador (200) que conecta la unidad de suministro de gas portador (100) y la unidad de cámara de difusión (300).
3. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 2, en donde la unidad de cámara de difusión (300) comprende:
una entrada (330) a través de la cual se inyecta el gas portador en el espacio de difusión de gas (310); y una salida (340) desde la que se descarga el gas generado en la batería secundaria del espacio de difusión de gas (310), y
en donde un escape (332) de la entrada (330) y una admisión (341) de la salida (340) están ubicados en dos paredes interiores orientadas entre sí, respectivamente, entre paredes interiores de la unidad de cámara de difusión (300) que forma el espacio de difusión de gas (310).
4. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 3, en donde la unidad de cámara de difusión (300) está provista de un espacio de dispersión de gas portador (320) al que está conectada la trayectoria de flujo de suministro de gas portador (200),
Hay una pluralidad de las entradas (330), y
admisiones (331) de la pluralidad de entradas (330) están conectadas al espacio de dispersión de gas portador (320).
5. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 4, en donde la batería secundaria (11) está dispuesta entre escapes (332) de la pluralidad de entradas (330) y la admisión (341) de la salida (340), y
los escapes (332) de la pluralidad de entradas (330) están orientados hacia un lado de la batería secundaria.
6. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 1, en donde la unidad de inyector (600) es una válvula de múltiples posiciones.
7. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 1, en donde la unidad de control (800) recibe información de estado de unidad de análisis desde cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas (700), y la unidad de control (800) controla la unidad de inyector (600) en base a la información de estado de unidad de análisis.
8. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 1, en donde la unidad de control (800) comprende un temporizador, y
la unidad de control (800) controla la unidad de inyector (600) en un periodo de tiempo predeterminado.
9. El aparato de análisis de gases de la reivindicación 1, en donde cada una de la pluralidad de unidades de análisis de gas (700) está provista de al menos dos tipos de columnas (710) para separar en componentes el gas generado en la batería secundaria.
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