CN102735407A - 一种锂离子电池密封性检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池密封性检测设备及其检测方法，其特征在于：被测电池固定密封装置、检测装置（2）、抽真空装置（3）和补气装置通过连接管路分别和四通管接头（6）的四个端口连接；固定在被测电池固定密封装置（1）上的被测电池（5）的注液口（51）通过被测电池固定密封装置（1）上的连接头（13）、第一连接管路（7）、所述四通管接头（6）、第二连接管路（8）与检测装置（2）的数显真空压力表（21）连通形成密闭检测通路；检测时，抽真空装置（3）对检测通路抽真空，检测完毕后，补气装置（4）对检测通路进行补气便于被测电池（5）与连接头（13）分离；控制系统控制各装置配合工作。

Description

一种锂离子电池密封性检测设备及其检测方法

技术领域

本发明涉及大容量动力锂离子电池密封性检测设备，具体涉及一种锂离子电池密封性检测设备及其检测方法。 

背景技术

锂离子电池广泛应用笔记本、摄像机、数码相机、手机以及电动工具等产品上。特别是在高速发展的当今社会，石油、煤、天然气等传统能源随着人们日益开采而减少的今天新一代锂离子电池、燃料电池等清洁、环保、高效的能源转换储能系统成为解决现代文明面临的环境和能源问题的有效方法，备受人们的青睐。

但是由于锂离子电池通常用于低温、气压稀薄的苛刻环境中，以及用于高功率放电的动力驱动等恶劣条件下，对电池的密封性要求很高，目前业内采用以下几种方法检测锂离子电池的密封性：

其中一种检测装置包括盛有检测液的容器，夹具以及高压气体连接装置，该夹具可将待测的锂离子电池夹置并放于容器内，该高压气体一端有锂离子电池的注液孔相连通，另一端与高压气体相通。检测时，将待测锂离子电池浸入容器的检测液中，然后向锂离子电池内部通高压气体，持续几秒，观察有无气泡，有气泡则说明锂离子电池漏气，密封性不好，反之则说明锂离子电池密封性良好。这种方法如果操作不小心，极易使检测液进入到电池的内部，会影响电池的性能；而且，通入高压气体容易使壳体鼓胀且电池表面附着检测液，电池在注液前必须处理壳体表面的检测液，增加了工作量；并且为了保障电池内部的干燥，要先将电池放入容器后，才可以向容器内注入检测液，测试完后要先倒出检测液再取出被检测电池，其操作复杂，工作效率低。

另一种检测装置是在电池内部充入一定压力的压缩空气，充气平衡后切断气源，通过测压装置和仪器、仪表测出单位时间内电池内的压降。这种检测方法压差小，对检测设备要求高，价格高，加上检测现场情况复杂对精度和稳定性有一定影响。

还有一种检测装置是在检测瓶内盛检测液体，检测瓶口处插设检测管及抽气管，检测管一端置于检测液中，另一端与注液孔设有针头连接。检测时，抽气管抽气后，看检测管是否有气泡连续冒出。如有则说明该电池密封性不好，反之说明被测电池的密封性良好。

该检测装置由于是设置针头与电池注液孔连接，特别是在高容量动力锂离子电池注液孔较大时，连接处密封难以保证，对检测效果以及稳定性产生较大影响。且检测速度慢，精度不高，检测液有倒吸入电池的可能，影响电池性能。

综上所述，现有技术存在如下问题：

1、检测液进入电池内部，影响电池性能且通高压容易使壳体鼓胀;

2、操作效率低、生产工艺繁琐、生产成本高；

3、检测精度及稳定性不佳。 

发明内容

本发明设计了一种锂离子电池密封性检测设备及其检测方法,其解决了现有技术中使用检测液、高压气体等检测手段而带来的影响电池性能、使壳体鼓胀的问题，以及操作效率低、生产工艺繁琐、生产成本高、检测精度及稳定性不佳的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种锂离子电池密封性检测设备，包括：检测装置（2）、抽真空装置（3）、补气装置和若干连接管路，其特征在于：被测电池（5）的注液口（51）通过连接管路与所述检测装置（2）的数显真空压力表（21）连通形成密闭的检测通路；检测时，所述抽真空装置（3）对所述检测通路抽真空，检测完毕后，所述补气装置对所述检测通路进行补气以便于所述被测电池（5）的取出；控制系统控制上述各装置配合工作。

进一步，还包括被测电池固定密封装置，所述被测电池（5）固定在所述被测电池固定密封装置上，所述注液口（51）通过所述被测电池固定密封装置上的连接头（13）与连接管路、所述检测装置（2）的数显真空压力表（21）连通形成密闭的检测通路。

进一步，所述被测电池固定密封装置包括升降压紧机构、所述连接头（13）、密封垫圈（14）和定位工装（15）；

所述连接头（13）包括上端接头（131）、旁侧接头（132）和下端接头（133），所述旁侧接头（132）和下端接头（133）组成90°二通管接头结构；所述旁侧接头（132）接通通往所述数显真空压力表（21）的管路；

所述升降压紧机构的伸缩杆和所述上端接头（131）固定连接，所述密封垫圈（14）固定安装在所述下端接头（133）与注液口（51）之间，所述被测电池（5）经所述定位工装（15）定位在所述下端接头（133）的下方；工作时，所述升降压紧机构带动所述连接头（13）及所述密封垫圈（14）与所述注液口（51）进行连接或分离。

进一步，所述被测电池固定密封装置还包括机架（12），所述升降压紧机构设置在机架（12）上部，所述定位工装（15）设置在机架（12）下部的基座（121）上。

进一步，所述升降压紧机构是一气缸（11），减压阀（16）用于调节和控制所述气缸（11）的压力。

进一步，所述控制系统包括第一光感应器（17）和第二光感应器（18）以监测所述被测电池（5）是否固定密封到位，所述第一光感应器（17）设置在所述定位工装（15）上，所述第二光感应器（18）设置在机架（12）的立柱上。

进一步，所述检测装置（2）包括所述数显真空压力表（21）、计时器（22）、蜂鸣器（23）和电源开关（24）。

进一步，所述抽真空装置（3）与所述检测通路之间的连接管路上设置有第一电磁阀（31）。

进一步，所述补气装置包括一干燥气体源（41），所述干燥气体源（41）与所述检测通路之间的连接管路上设置有第二电磁阀（42）以控制干燥气体的通断。

进一步，所述干燥气体是高纯氮气。

进一步，所述控制系统通过有线或无线的方式分别和所述各装置连接进行信号传输。

进一步，所述若干连接管路中包括四通管接头（6），被测电池固定密封装置、检测装置（2）、抽真空装置（3）和补气装置之间通过四通管接头（6）连接。

一种锂离子电池密封性检测方法，其特征在于包括以下步骤：

检查各电气管路良好；

查看检测装置、控制系统参数设置是否符合工艺要求；

将被测电池（5）放置定位，第一光感应器（17）监测到被测电池（5）到位后将此信号反馈给控制系统，控制系统发出信号命令气缸（11）动作，气缸（11）的活塞杆带动连接头（13）、密封垫圈（14）下压与被测电池（5）的注液口（51）密封连通，当第二光感应器（18）监测到连接头（13）、密封垫圈（14）下压到位后将信号反馈给控制系统，控制系统停止气缸（11）的下压动作并保持下压的状态，并同时通知抽真空装置（3）开始工作；

控制系统打开第一电磁阀（31），抽真空装置（3）对检测通路抽真空，待达到数显真空压力表（21）的设定压力后，关闭第一电磁阀（31），抽真空装置（3）停止抽真空工作，此时计时器（22）开始计时，在计时器（22）的设定时间内，蜂鸣器（23）不响，则被测电池密封性良好，蜂鸣器（23）响起，则说明密封性不好；

待达到计时器（22）的设定时间后，控制系统打开第二电磁阀（42），补气装置工作给电池补充干燥气体，待数显真空压力表（21）显示恢复到正常大气压力状态后，控制系统关闭第二电磁阀（42），补气装置停止工作，同时控制系统命令气缸（11）的活塞上行，取下电池，测试完毕。

该锂离子电池密封性检测设备及其检测方法具有以下有益效果：

（1）本发明无需再用检测液和高压气体，杜绝检测液进入电池从而影响电池性能的可能，也避免了高压气体使电池壳体鼓胀。

（2）本发明采用了光感应器等元器件，并且控制系统通过有线或无线的方式分别和各装置连接进行信号传输，控制系统完善、自动化程度高，使用方便适于大规模生产，工作效率高且非常准确，稳定性也极佳。而且，本发明采用蜂鸣器报警，易于操作，大大减轻了工作人员的劳动强度。

（3）本发明锂离子电池密封性检测设备体积小，成本低，生产工艺简单。

（4）本发明中干燥气体使用高纯氮气，最大程度的降低了对电池内部的污染。

附图说明

图1：本发明锂离子电池密封性检测设备的结构示意图；

图2：本发明中机架底座及工装夹具的俯视图；

图3：本发明中检测控制装置的正视图；

图4：本发明中检测时气缸接头与电池注液孔配合结构图。

附图标记说明：

11—气缸；12—机架；121—基座；122—立柱；13—连接头；131—上端接头；132—旁侧接头；133—下端接头；14—密封垫圈；15—定位工装；151—安装块；16—减压阀；17—第一光感应器；18—第二光感应器；2—检测装置；21—数显真空压力表；22—计时器；23—蜂鸣器；24—电源开关；3—抽真空装置；31—第一电磁阀； 41—干燥气体源；42—第二电磁阀；5—被测电池；51—注液口；6—四通管接头；7—第一连接管路；8—第二连接管路；9—第三连接管路；10—第四连接管路。

具体实施方式

下面结合附图1至附图4，对本发明做进一步说明：

图1示出了一种锂离子电池密封性检测设备的结构示意图，包括控制系统、被测电池固定密封装置、检测装置2、抽真空装置3、补气装置、被测电池5、四通管接头6以及若干连接管路，被测电池5固定在被测电池固定密封装置上，被测电池5的注液口51通过密封垫圈14与连接头13密封连通，被测电池固定密封装置、检测装置2、抽真空装置3和补气装置分别通过连接管路和四通管接头6的四个端口连通，控制系统通过有线或无线的方式分别和各装置连接以控制和检测被测电池的密封性。

被测电池固定密封装置包括：气缸11、机架12、连接头13、密封垫圈14、定位工装15、减压阀16；气缸11垂直设置在机架12上部，气缸11活塞杆的下端与连接头13的上端接头131连接，连接头13的结构如图4所示，包括上端接头131、旁侧接头132和下端接头133，旁侧接头132和下端接头133形成90°二通管接头结构，连接头13的下端接头133通过密封垫圈14与被测电池5的注液口51密封连通，连接头13的旁侧接头132通过第一连接管路7与四通管接头6的一个端口连通。被测电池5放置在机架12下部的基座121上，基座121上设置有定位工装15给被测电池5定位，定位工装15是一U型结构，如图2所示，被测电池5装在U型凹槽内。减压阀16用于调节和控制气缸11的压力；第一光感应器17通过安装块151安装在定位工装15的一侧用于监测被测电池5是否放置到位并将信号反馈给控制系统；第二光感应器18安装在机架12的立柱122上，用于监测连接头13下部是否到位和注液口51密封连通并将信号反馈给控制系统。

检测装置2如图3所示，包括数显真空压力表21、计时器22、蜂鸣器23和电源开关24。数显真空压力表21通过第二连接管路8与四通管接头6的另外一个端口连通，这样数显真空压力表21通过第二连接管路8、四通管接头6、第一连接管路7和连接头13以及被测电池5的注液口51密封连通，形成检测通路，如图1所述。

抽真空装置3和补气装置通过第三连接管路9和第四连接管路10分别与四通管接头6的其他两个端口连通，补气装置包括一干燥气体源41，在干燥气体源41与四通管接头6之间的管路上设置有第二电磁阀42控制干燥气体的通断，本实施例中干燥气体是高纯氮气。在抽真空装置3与四通管接头6之间的管路上设置有第一电磁阀31。

工作时，将被测电池5放置在基座121上，并经定位工装15定位，踩下脚踏开关，第一光感应器17开始工作，监测到被测电池5到位后将此信号反馈给控制系统，控制系统发出信号命令气缸11动作，气缸11的活塞杆带动连接头13、密封垫圈14下压与被测电池5的注液口51密封连通，当第二光感应器18监测到连接头13、密封垫圈14下压到位后将信号反馈给控制系统停止气缸11的下压动作，并同时通知抽真空装置3开始工作，此时补气装置处于关闭状态，控制系统打开第一电磁阀31，抽真空装置3通过第三连接管路9、四通管接头6和检测通路连通并对检测通路抽真空，待达到数显真空压力表21的设定压力后，关闭第一电磁阀31，抽真空装置3停止抽真空工作，此时计时器22开始计时，如果在计时器22的设定时间内检测通路的压力稳定在规定的压力范围内，则被测电池密封性良好，蜂鸣器23不响，反之则说明密封性不好，蜂鸣器23响起，检测结果也可通过数显真空压力表21直接读出并反馈给控制系统或工作人员。待达到计时器22的设定时间后，控制系统打开第二电磁阀42，补气装置工作给电池补充干燥气体，待数显真空压力表21显示恢复到正常大气压力状态后，控制系统关闭第二电磁阀42，补气装置停止工作，同时控制系统命令气缸11的活塞上行，取下电池，测试完毕。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。 

Claims (13)

1.一种锂离子电池密封性检测设备，包括：检测装置（2）、抽真空装置（3）、补气装置和若干连接管路，其特征在于：被测电池（5）的注液口（51）通过连接管路与所述检测装置（2）的数显真空压力表（21）连通形成密闭的检测通路；检测时，所述抽真空装置（3）对所述检测通路抽真空，检测完毕后，所述补气装置对所述检测通路进行补气以便于所述被测电池（5）的取出；控制系统控制上述各装置配合工作。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：还包括被测电池固定密封装置，所述被测电池（5）固定在所述被测电池固定密封装置上，所述注液口（51）通过所述被测电池固定密封装置上的连接头（13）与连接管路、所述检测装置（2）的数显真空压力表（21）连通形成密闭的检测通路。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述被测电池固定密封装置包括升降压紧机构、所述连接头（13）、密封垫圈（14）和定位工装（15）；所述连接头（13）包括上端接头（131）、旁侧接头（132）和下端接头（133），所述旁侧接头（132）和下端接头（133）组成90°二通管接头结构；所述旁侧接头（132）接通通往所述数显真空压力表（21）的管路；所述升降压紧机构的伸缩杆和所述上端接头（131）固定连接，所述密封垫圈（14）固定安装在所述下端接头（133）与注液口（51）之间，所述被测电池（5）经所述定位工装（15）定位在所述下端接头（133）的下方；工作时，所述升降压紧机构带动所述连接头（13）及所述密封垫圈（14）与所述注液口（51）进行连接或分离。

4.根据权利要求2或3所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述被测电池固定密封装置还包括机架（12），所述升降压紧机构设置在机架（12）上部，所述定位工装（15）设置在机架（12）下部的基座（121）上。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述升降压紧机构是一气缸（11），减压阀（16）用于调节和控制所述气缸（11）的压力。

6.根据权利要求1至5任一所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述控制系统包括第一光感应器（17）和第二光感应器（18）以监测所述被测电池（5）是否固定密封到位，所述第一光感应器（17）设置在所述定位工装（15）上，所述第二光感应器（18）设置在机架（12）的立柱上。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述检测装置（2）包括所述数显真空压力表（21）、计时器（22）、蜂鸣器（23）和电源开关（24）。

8.根据权利要求1至7任一所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述抽真空装置（3）与所述检测通路之间的连接管路上设置有第一电磁阀（31）。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述补气装置包括一干燥气体源（41），所述干燥气体源（41）与所述检测通路之间的连接管路上设置有第二电磁阀（42）以控制干燥气体的通断。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述干燥气体是高纯氮气。

11.根据权利要求1至10任一所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述控制系统通过有线或无线的方式分别和所述各装置连接进行信号传输。

12.根据权利要求11所述的锂离子电池密封性检测设备，其特征在于：所述若干连接管路中包括四通管接头（6），被测电池固定密封装置、检测装置（2）、抽真空装置（3）和补气装置之间通过四通管接头（6）连接。

13.一种锂离子电池密封性检测方法，其特征在于包括以下步骤：

检查各电气管路良好；

查看检测装置、控制系统参数设置是否符合工艺要求；

将被测电池（5）放置定位，第一光感应器（17）监测到被测电池（5）到位后将此信号反馈给控制系统，控制系统发出信号命令气缸（11）动作，气缸（11）的活塞杆带动连接头（13）、密封垫圈（14）下压与被测电池（5）的注液口（51）密封连通，当第二光感应器（18）监测到连接头（13）、密封垫圈（14）下压到位后将信号反馈给控制系统，控制系统停止气缸（11）的下压动作并保持下压的状态，并同时通知抽真空装置（3）开始工作；

控制系统打开第一电磁阀（31），抽真空装置（3）对检测通路抽真空，待达到数显真空压力表（21）的设定压力后，关闭第一电磁阀（31），抽真空装置（3）停止抽真空工作，此时计时器（22）开始计时，在计时器（22）的设定时间内，蜂鸣器（23）不响，则被测电池密封性良好，蜂鸣器（23）响起，则说明密封性不好；

待达到计时器（22）的设定时间后，控制系统打开第二电磁阀（42），补气装置工作给电池补充干燥气体，待数显真空压力表（21）显示恢复到正常大气压力状态后，控制系统关闭第二电磁阀（42），补气装置停止工作，同时控制系统命令气缸（11）的活塞上行，取下电池，测试完毕。

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