CN103424227B - 一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝塑膜软包电池热封效果的判断方法，用与软包电池电芯形状相同的海绵体及用于该软包电池的铝塑膜，按制作该软包电池的热封工艺参数，制成与软包电池规格相同的模拟电池，通过对模拟电池进行挤压测试和绝缘性测试，根据挤压测试与绝缘性测试的结果预先调整热封工艺参数以保证铝塑膜具有合格的热封质量。本发明解决了现有技术的检测方法不能控制用于包装软包电池的同一厂家同一种类但不同批次铝塑膜之间的热封质量，从而影响软包电池质量的问题，具有操作简单，调整快速；能有效控制软包电池的热封质量；实施成本低等有益效果。

Description

一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，尤其是涉及一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法。

背景技术

锂离子软包电池需用铝塑膜对其进行热封包装，包装对于软包电池来说是一个不可或缺的重要组成部分，锂电池不能脱离包装而独立存在，包装的使用寿命与锂电池的使用寿命同期的寿命周期。铝塑膜的热封原理是利用外界加热使铝塑膜热封部位的热封材料变成粘流状态，借助于热封刀具的压力，使上下两层热封材料彼此熔合在一起，冷却后便保持了一定的强度及良好的密封性，因此热封质量的好坏，会直接关系到包装的使用寿命，热封温度、时间和及压力是基本的热封工艺参数，用于软包电池的铝塑膜确定后，其热封质量便直接与热封工艺参数有关，为保证软包电池能获得理想的热封质量，需确定合理的热封工艺参数。

用于包装软包电池的不同种类铝塑膜均可通过正交试验分别确定其各自的最佳热封工艺参数，在实际生产过程中，对于同一厂家同一种类的铝塑膜都是按照先前已确定的最佳热封工艺参数进行热封，但在软包电池后期使用中发现，部分软包电池出现了漏液、短路现象，这样不仅影响了软包电池的使用寿命，还直接导致了生产成本的增加。

发明人发现，虽然同一厂家同一种类铝塑膜的整体性能相同，但是由于不同批次的铝塑膜之间不可避免地存在着质量上的差异，按照相同的热封工艺参数对同一厂家同一种类但不同批次的铝塑膜进行热封，会使得不同批次铝塑膜之间的热封质量产生差异，这就是为什么采用相同的热封工艺参数对同一厂家同一种类铝塑膜进行热封，部分软包电池会出现漏液、短路现象的原因，因此如何能预先快速调整热封工艺参数，以保证不同批次之间铝塑膜的热封质量，是目前所需要解决的一个问题。

另外，中国专利授权公告号：CN100578176C，授权公告日：2010年1月6日2，公开了一种软包装产品及软包装电池气密性的检测方法，通过将软包装产品或电池置于封闭容器中充入检测气，再将待测产品或电池置于另一密闭容器后抽真空，通过检测装置即能判断待测软包装产品或电池的气密性。其不足之处在于，该检测方法只是对产品进行质量检测，并不能以此来控制热封质量。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的检测方法不能控制用于包装软包电池的同一厂家同一种类但不同批次铝塑膜之间的热封质量，从而影响软包电池质量的问题，提供了一种简单、快速、有效的铝塑膜软包电池热封工艺控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，所述的控制方法包括以下步骤：

（1）取一与软包电池电芯形状相同的海绵体，并将正、负极耳以正、负极耳在软包电池电芯上的相同位置固定在海绵体上。海绵体上固定有正、负极极耳，且海绵体与软包电池中电芯形状相同，海绵体在本发明中代替电芯，起到模拟电芯的作用，以降低成本。

（2）再取用于包装上述软包电池电芯的铝塑膜，根据制作该软包电池的热封工艺参数，制成与海绵体相配，且顶端预留有电解液注入口的铝塑膜袋。该铝塑膜为即将制作该软包电池的同一厂家同一种类但不同批次的铝塑膜，制作该软包电池的热封工艺参数为先前批次铝塑膜的热封工艺参数。

（3）将海绵体放入铝塑膜袋中，在铝塑膜袋中沿电解液注入口注入模拟电解液，对铝塑膜袋进行封口，得到模拟电池。模拟电解液起到导电作用。

（4）对模拟电池进行挤压测试：采用锂电池冲击、针刺、挤压综合试验机，对模拟电池进行挤压试验，观察漏液情况。通过挤压测试可以快速判断铝塑膜是否漏液，操作方便。

（5）对模拟电池进行绝缘性测试：采用绝缘电阻测试仪对模拟电池进行绝缘电阻测试，得到绝缘阻抗。采用绝缘电阻测试仪直接对铝塑膜进行绝缘电阻测试，不仅操作方便，而且结果准确。

（6）热封工艺参数调整：若模拟电池不漏液，绝缘阻抗≥200MΩ，说明热封质量合格，不用调整热封工艺参数；若模拟电池漏液，绝缘阻抗≥200MΩ，说明热封质量不合格，则往正方向调整热封工艺参数；若模拟电池不漏液，绝缘阻抗＜200MΩ，说明热封质量不合格，则往负方向调整热封工艺参数。铝塑膜热封工艺参数主要为热封压力、热封温度及热封时间，热封温度过高，会降低铝塑膜中熔融层热封后的厚度，热封强度降低，热封温度过低，再大的热封压力和再长的热封时间都不能使铝塑膜热封；热封时间过短，铝塑膜中熔融层无法获得足够热量而熔融，热封强度低，时间过长，又会使熔融层烧穿，使铝塑膜中的铝层外露，造成电池绝缘性能降低；热封压力过高，铝塑膜中熔融层的熔融材料会被挤出，热封强度降低，还会使铝塑膜中的铝层外露，热封压力过低，铝塑膜中的熔融层不能互融，同样导致热封强度降低，本发明中若模拟电池漏液，绝缘阻抗≥200MΩ，说明热封强度差，铝塑膜中的铝层没有外露，绝缘性能好，因此要往正方向调整热封工艺参数，即要提高热封工艺参数；若模拟电池不漏液，模拟电池绝缘阻抗＜200MΩ，说明热封过度，铝塑膜中的熔融层融合过量，铝塑膜中的铝层外露，因此要往负方向调整热封工艺参数，即要降低热封工艺参数，本发明根据挤压测试与绝缘性测试的结果来调整热封工艺参数，方法简单、快速，且准确性高。

作为优选，步骤（3）中模拟电解液的加入量等于软包电池中电解液的质量。模拟电解液的加入量等于软包电池中电解液的质量，使挤压测试的结果能更加真实、准确。

作为优选，所述的模拟电解液为氯化钠溶液。模拟电解液只起到导电的作用，也可为常规的锂电池电解液，优选氯化钠电解液，是因为氯化钠溶液易得且成本低。

作为优选，所述的氯化钠溶液浓度为1~1.5mol/L。氯化钠溶液浓度为1~1.5mol/L，在保证导电性的同时节省成本。

作为优选，所述的氯化钠溶液中含有颜色指示剂。氯化钠溶液无色，在挤压测试中，若发生漏液不易观察到，加入颜色指示剂，若发生漏液，则现象十分明显，颜色指示剂只起到指示的作用，选用一般的墨水等均可。

作为优选，所述的颜色指示剂的加入量为氯化钠溶液质量的1~5%。加入量过多，则成本上升，加入量过少，颜色较淡，因此颜色指示剂的加入量的优选范围为氯化钠溶液质量的1~5%。

作为优选，步骤（4）中挤压测试的挤压压力为0.1～0.85Mpa。如果压力太小，不能真实体现测试效果，而压力过大导致会导致铝塑膜袋爆裂，因此挤压压力为0.1～0.85Mpa。

作为优选，步骤（6）中往正方向调整热封工艺参数的具体标准为：热封温度提高5~10℃，热封压力提高0.05~0.1Mpa，热封时间延长0.25~0.5S。由于热封强度均与热封温度、压力及时间有关，因此本发明中往正方向调整的热封工艺参数为热封温度、压力及时间，只要按照热封温度提高5~10℃，热封压力提高0.05~0.1Mpa，热封时间延长0.25~0.5S的调整标准直接对现有热封工艺参数进行调整，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量，热封工艺参数调整周期快。

作为优选，步骤（6）中往负方向调整热封工艺参数的具体标准为：热封温度降低5~10℃，热封压力降低0.05~0.1Mpa，热封时间缩短0.25~0.5S。热封过度均与热封温度、压力及时间有关，因此本发明中往负方向调整的热封工艺参数也为热封温度、压力及时间，只要按热封温度降低5~10℃，热封压力降低0.05~0.1Mpa，热封时间缩短0.25~0.5S的调整标准对现有热封工艺参数进行调整，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量，热封工艺参数调整周期快。

本发明将另一批次即将用于包装软包电池的铝塑膜按先前批次铝塑膜的热封工艺参数制成模拟电池，接着对模拟电池进行挤压测试和模拟测试，根据测试结果来综合判断铝塑膜的热封质量，再根据热封质量预先调整热封工艺参数以保证铝塑膜具有合格的热封质量，从而达到控制铝塑膜软包电池热封质量的目的，避免不同批次之间的铝塑膜因热封质量存在差异而影响软包电池质量的问题。

本发明具有以下有益效果：

（1）操作简单，结果正确，调整快速；

（2）能有效控制软包电池的热封质量；

（3）实施成本低。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

取一与软包电池电芯形状相同的海绵体，并将正、负极耳以正、负极耳在软包电池电芯上的相同位置固定在海绵体上；用于包装该软包电池电芯的铝塑膜为日本DNP公司，型号为D-ND405的的铝塑膜，取另一个批次用于包装上述软包电池电芯的铝塑膜，根据制作该软包电池的热封工艺参数，制成与海绵体相配，且顶端预留有电解液注入口的铝塑膜袋，软包电池的热封工艺参数为：热封压力0.2 Mpa，热封温度180℃，热封时间2.5S；将海绵体放入铝塑膜袋中，在铝塑膜袋中沿电解液注入口注入1.5mol/L的氯化钠电解液，氯化钠电解液的加入量为50g，氯化钠电解液中还加有为氯化钠溶液质量1%的颜色指示剂，颜色指示剂为红墨水，最后对铝塑膜袋进行封口，得到模拟电池；先对模拟电池采用锂电池冲击、针刺、挤压综合试验机，对模拟电池进行挤压试验，挤压压力为0.85 Mpa，没有漏夜，再采用绝缘电阻测试仪对模拟电池进行绝缘电阻测试，得到绝缘阻抗，绝缘阻抗≥200MΩ，则说明该模拟电池热封质量合格，无需调整热封工艺参数。

实施例2

取一与软包电池电芯形状相同的海绵体，并将正、负极耳以正、负极耳在软包电池电芯上的相同位置固定在海绵体上；用于包装该软包电池电芯的铝塑膜为日本DNP公司，型号为D-EL40H的的铝塑膜，取另一个批次用于包装上述软包电池电芯的铝塑膜，根据制作该软包电池的热封工艺参数，制成与海绵体相配，且顶端预留有电解液注入口的铝塑膜袋，软包电池的热封工艺参数为：热封压力0.15 Mpa，热封温度175℃，热封时间2S；将海绵体放入铝塑膜袋中，在铝塑膜袋中沿电解液注入口注入1mol/L的氯化钠电解液，氯化钠电解液的加入量为50g，氯化钠电解液中还加有为氯化钠溶液质量5%的颜色指示剂，颜色指示剂为黑墨水，最后对铝塑膜袋进行封口，得到模拟电池；先对模拟电池采用锂电池冲击、针刺、挤压综合试验机，对模拟电池进行挤压试验，挤压压力为0.1 Mpa，没有漏夜，再采用绝缘电阻测试仪对模拟电池进行绝缘电阻测试，得到绝缘阻抗，绝缘阻抗＜200MΩ，该模拟电池热封质量不合格，因此热封工艺参数往负方向调整，具体调整的标准为：热封温度降低5℃，热封压力降低0.1Mpa，热封时间缩短0.5S，热封工艺参数调整后，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量。

实施例3

实施例3的实施过程与结果与实施例2完全相同，不同之处在于，热封工艺参数往负方向调整的标准为：热封温度降低10℃，热封压力降低0.07Mpa，热封时间缩短0.3S，热封工艺参数调整后，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量。

实施例4

实施例4的实施过程与结果与实施例2完全相同，不同之处在于，热封工艺参数往负方向调整的标准为：热封温度降低7℃，热封压力降低0.05Mpa，热封时间缩短0.25S，热封工艺参数调整后，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量。

实施例5

取一与软包电池电芯形状相同的海绵体，并将正、负极耳以正、负极耳在软包电池电芯上的相同位置固定在海绵体上；用于包装该软包电池电芯的铝塑膜为日本DNP公司，型号为D-ND408的的铝塑膜，取另一个批次用于包装上述软包电池电芯的铝塑膜，根据制作该软包电池的热封工艺参数，制成与海绵体相配，且顶端预留有电解液注入口的铝塑膜袋，软包电池的热封工艺参数为：热封压力0.2 Mpa，热封温度180℃，热封时间3S；将海绵体放入铝塑膜袋中，在铝塑膜袋中沿电解液注入口注入1.2mol/L的氯化钠电解液，氯化钠电解液的加入量为100g，氯化钠电解液中还加有为氯化钠溶液质量3%的颜色指示剂，颜色指示剂为蓝墨水，最后对铝塑膜袋进行封口，得到模拟电池；先对模拟电池采用锂电池冲击、针刺、挤压综合试验机，对模拟电池进行挤压试验，挤压压力为0.3Mpa，发现漏夜，再采用绝缘电阻测试仪对模拟电池进行绝缘电阻测试，得到绝缘阻抗，绝缘阻抗≥200MΩ，该模拟电池热封质量不合格，因此热封工艺参数往正方向调整，具体调整的标准为：热封温度提高10℃，热封压力提高0.05Mpa，热封时间延长0.25S，热封工艺参数调整后，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量。

实施例6

实施例6的实施过程与结果与实施例5完全相同，不同之处在于，热封工艺参数往正方向调整的标准为：热封温度提高6℃，热封压力提高0.07Mpa，热封时间提高0.3S，热封工艺参数调整后，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量。

实施例7

实施例7的实施过程与结果与实施例5完全相同，不同之处在于，热封工艺参数往正方向调整的标准为：热封温度提高5℃，热封压力提高0.1Mpa，热封时间提高0.5S，热封工艺参数调整后，便能保证铝塑膜具有合格的热封质量。

应当理解，本发明并不局限于上面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

Claims (6)

1.一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：

（1）取一与软包电池电芯形状相同的海绵体，并将正、负极耳以正、负极耳在软包电池电芯上的相同位置固定在海绵体上；

（2）再取用于包装上述软包电池电芯的铝塑膜，根据制作该软包电池的热封工艺参数，制成与海绵体相配，且顶端预留有电解液注入口的铝塑膜袋；

（3）将海绵体放入铝塑膜袋中，在铝塑膜袋中沿电解液注入口注入模拟电解液，对铝塑膜袋进行封口，得到模拟电池；

（4）对模拟电池进行挤压测试：采用锂电池冲击、针刺、挤压综合试验机，对模拟电池进行挤压试验，观察漏液情况，挤压测试的挤压压力为0.1~0.85Mpa；

（5）对模拟电池进行绝缘性测试：采用绝缘电阻测试仪对模拟电池进行绝缘电阻测试，得到绝缘阻抗；

（6）热封工艺参数调整：若模拟电池不漏液，绝缘阻抗≥200MΩ，不调整热封工艺参数；若模拟电池漏液，绝缘阻抗≥200MΩ，则往正方向调整热封工艺参数，往正方向调整热封工艺参数的具体标准为：热封温度提高5~10℃，热封压力提高0.05~0.1Mpa，热封时间延长0.25~0.5S；若模拟电池不漏液，绝缘阻抗＜200MΩ，则往负方向调整热封工艺参数，往负方向调整热封工艺参数的具体标准为：热封温度降低5~10℃，热封压力降低0.05~0.1Mpa，热封时间缩短0.25~0.5S。

2.根据权利要求1所述的一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，其特征在于，步骤（3）中模拟电解液的加入量等于软包电池中电解液的质量。

3.根据权利要求2所述的一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，其特征在于，所述的模拟电解液为氯化钠溶液。

4.根据权利要求3所述的一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，其特征在于，所述的氯化钠溶液浓度为1~1.5mol/L。

5.根据权利要求3或4所述的一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，其特征在于，所述的氯化钠溶液中含有颜色指示剂。

6.根据权利要求5所述的一种铝塑膜软包电池热封工艺控制方法，其特征在于，所述的颜色指示剂的加入量为氯化钠溶液质量的1~5%。