CN108615944A - 一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺 - Google Patents
一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,是将另一批次即将用于聚合物锂离子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封装质量,从而达到控制聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量的目的,避免不同批次之间的铝塑膜因封装质量存在差异而影响聚合物锂离子电池质量的问题。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。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域,尤其是一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺。
背景技术
聚合物锂离子电池需用铝塑膜包住极耳对齐后进行封装,铝塑膜的封装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,借助于封装设备的模具压力,使上下两层热封材料与极耳彼此熔合在一起,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、时间和压力是基本的封装工艺参数,用于聚合物锂离子电池的铝塑膜确定后,其封装质量便直接与封装工艺参数有关,为保证聚合物锂离子电池能获得理想的封装质量,需确定合理的封装工艺参数。
用于聚合物锂离子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封装工艺参数,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封装工艺参数进行热封,但在聚合物锂离子电池后期使用中发现,部分聚合物锂离子电池出现了漏液、短路现象,这样不仅影响了聚合物锂离子电池的使用寿命,还直接导致了生产成本的增加。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的检测方法不能有效控制同一厂家同一种类但不同批次铝塑膜之间的封装质量,从而影响聚合物锂离子电池质量的问题,提供了一种简单、快速、有效的聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺。
一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,该工艺包括以下步骤:
(1) 制作一个与聚合物锂离子电池电芯形状相同的海绵体,将正、负极耳以正、负极耳在聚合物锂离子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,且海绵体与聚合物锂离子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) 再取用于上述聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜,根据制作该聚合物锂离子电池的封装工艺参数,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。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≥250MΩ,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≥250MΩ,说明热封质量不合格,则往正方向提高热封工艺参数热封压力、热封温度和热封时间;若模拟电池不漏液,绝缘阻抗<250MΩ,说明热封质量不合格,则往负方向降低热封工艺参数热封压力、热封温度和热封时间。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≥250MΩ,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<250MΩ,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。
作为优选,步骤(3)中模拟电解液的加入量等于聚合物锂离子电池中电解液的质量。模拟电解液的加入量等于聚合物锂离子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)中往正方向提高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)中往负方向降低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聚合物锂离子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封装质量,从而达到控制聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量的目的,避免不同批次之间的铝塑膜因封装质量存在差异而影响聚合物锂离子电池质量的问题。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。
具体实施方式
实施例1
取一与聚合物锂离子电池电芯形状相同的海绵体,并将正、负极耳以正、负极耳在聚合物锂离子电池电芯上的相同位置固定在海绵体上;用于包装该聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜为日本DNP公司,取另一个批次用于包装上述聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜,根据制作该聚合物锂离子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,聚合物锂离子电池的热封工艺参数为:热封压力0.25 Mpa,热封温度180℃,热封时间3.5S;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0.85Mpa,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≥250MΩ,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
取一与聚合物锂离子电池电芯形状相同的海绵体,并将正、负极耳以正、负极耳在聚合物锂离子电池电芯上的相同位置固定在海绵体上;用于包装该聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜为日本DNP公司,取另一个批次用于包装上述聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜,根据制作该聚合物锂离子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,聚合物锂离子电池的热封工艺参数为:封装压力0.2Mpa,封装温度175℃,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<2500MΩ,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
取一与聚合物锂离子电池电芯形状相同的海绵体,并将正、负极耳以正、负极耳在聚合物锂离子电池电芯上的相同位置固定在海绵体上;用于包装该聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜为日本DNP公司,取另一个批次用于上述聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜,根据制作该聚合物锂离子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,聚合物锂离子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≥250MΩ,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。
Claims (7)
1.一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,其特征在于,该工艺包括以下步骤:
(1)制作一个与聚合物锂离子电池电芯形状相同的海绵体,将正、负极耳以正、负极耳在聚合物锂离子电池电芯上的相同位置固定在海绵体上;
(2)再取用于上述聚合物锂离子电池电芯的铝塑膜,根据制作该聚合物锂离子电池的封装工艺参数,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;
(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≥250MΩ,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≥250MΩ,说明热封质量不合格,则往正方向提高热封工艺参数热封压力、热封温度和热封时间;若模拟电池不漏液,绝缘阻抗<250MΩ,说明热封质量不合格,则往负方向降低热封工艺参数热封压力、热封温度和热封时间。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,其特征在于,所述的步骤(3)中模拟电解液的加入量等于聚合物锂离子电池中电解液的质量。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,其特征在于,所述的模拟电解液为氯化钠溶液,其浓度为1~1.5mol/L。
4.根据权利要求1或者权利要求3所述的一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,其特征在于,所述的氯化钠溶液中含有颜色指示剂,颜色指示剂为墨水。
5.根据权利要求1或者权利要求4所述的一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,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%。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,其特征在于,步骤(4)中挤压测试的挤压压力为0.1~0.85Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池铝塑膜封装质量判定工艺,其特征在于,步骤(6)中往正方向提高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;往负方向降低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。
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