CN108692888B - 一种电池注液口封口结构的密封性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池注液口封口结构的密封性检测方法，即检测电池注液口处的封口板与电池壳体的焊接处是否密封合格。当针对所述焊接部位及封口板与电池壳体之间的空腔施加打压注入氦气后，如果检测到从所述空腔向外逸出的氦气超出一定阈值/第一阈值时，则表明不密封；若在该阈值下，但在抽真空条件下能检测到氦气超出第二阈值的，则表明密封不合格；若在抽真空条件下不超出第二阈值，则表明密封合格。本发明创新设计了一种无需提前注氦即可检测电芯封口密封性的检测方法，利用氦气为活跃气体分子的性质，通过常规氦检仪，即可完成密封性的检查。本发明方法操作简单，准确性高，利于工业大规模应用。

Description

一种电池注液口封口结构的密封性检测方法

技术领域

本发明涉及电池及氦检技术领域，尤其涉及一种电池注液口封口结构的密封性检测方法。

背景技术

为了检测密封装置的密封性，通常利用氦气作为示踪气体，由于氦气属于极度活跃的气体分子，容易从微小细处逸散，通过检测密封装置外壳周围单位时间内的氦气流量，即可确定密封装置的外壳是否存在裂缝或开孔。例如，目前对锂电池的检漏手段需要事先向锂电池内填充氦气。锂电池制作完成之后，通过氦气检测手段测得溢出氦气的漏率值，进而确定锂电池外壳的漏率。

然而，对于完全密封的产品，对其内部注氦需要额外的装置，且还不可靠。目前通用的填充氦气的装置包括：氦气存储罐、氦气供应管道、氦气计量泵等，该装置复杂，增加工业的生产成本。

发明内容

为了能够降低电池包括锂电池等密封性不良而导致的安全风险，降低生产成本，简化检测操作步骤，针对检测电池注液口处的封口板与电池壳体的焊接处是否密封这一技术问题，本发明提出了一种电池注液口封口结构的密封性检测方法。检测电池注液口处的封口板与电池壳体的焊接处是否密封合格。针对所述焊接部位及封口板与电池壳体之间的空腔施加打压氦气，并保持一段时间，使得该空腔内充满氦气，完成氦气注入。然后进行测试阶段，首先进行大漏测试，如果检测到从所述空腔向外逸出的氦气超出一定阈值/第一阈值时，则表明产品不密封，存在大漏；若在该阈值下，则排除大漏，对检测腔体进行抽空，进入第二步测试，若在抽真空条件下能检测到氦气超出第二阈值的，则表明密封不合格；若在抽真空条件下不超出第二阈值，则表明密封合格。

本发明电池注液口封口结构，其包括：封口板、电池壳体和橡胶塞；其中，所述电池壳体具有一凹陷，所述凹陷内设有一注液孔，所述橡胶塞设置在并密封所述注液孔；所述封口板和所述电池壳体焊接连接，所述凹陷口被所述封口板密封覆盖，所述封口板和所述电池壳体的凹陷底部之间形成一空腔。

本发明提出一种电池注液口封口结构的密封性检测方法，即检测电池注液口处的封口板与电池壳体的焊接处是否密封以及密封是否合格。所述电池壳体具有一凹陷，在所述凹陷底部设置有电池注液口，所述电池注液口用橡胶塞封堵。所述封口板通过焊接连接在凹陷口处的电池壳体上，所述封口板与所述电池壳体的凹陷底部之间形成一空腔。

当向所述空腔施加或打压氦气后，如果检测到的从所述空腔向外逸出的氦气的氦漏率超过漏率第一阈值，则表明封口板与电池壳体的焊接处不密封，即为大漏。

当向所述空腔施加或打压氦气后，如果检测到的从所述空腔向外逸出的氦气的氦漏率不超过漏率第一阈值，且在抽真空条件下检测到的从所述空腔中被抽出的氦气的氦漏率超过漏率第二阈值，则表明封口板与电池壳体的焊接处密封不合格，即为小漏。

当向所述空腔施加或打压氦气后，如果检测到的从所述空腔向外逸出的氦气的氦气漏率不超过漏率第一阈值，且在抽真空条件下，检测到从所述空腔中被抽出的氦气的氦漏率不超过漏率第二阈值，则表明封口板与电池壳体的焊接处密封合格。

其中，所述漏率第一阈值大于所述漏率第二阈值。

本发明中，漏率，是指单位时间内通过产品漏孔的气体体积，常用单位：毫巴升每秒。

本发明中，漏率阈值为设置的用来判定密封合格与否的阈值。漏率阈值可以根据测试对象不同、要求不同进行调整，漏率阈值为非固定值。第一漏率阈值大于第二漏率阈值。

优选地，所述第一漏率阈值是指被测试产品存在大漏的阈值、其漏率的获得，可以采取直接或间接的方式。例如直接用氦检仪测得漏率值，也可以采用其他方法，例如浓度法等换算成相应漏率。其阈值一般设定为1.0*E-3毫巴升每秒。

优选地，所述第二漏率阈值是指被测试产品允许的漏率值，它随产品要求不同而不同，产品密封等级越高，其阈值就越小。对于锂电池封口部的密封性，其阈值一般设定为1.0*E-5毫巴升每秒。

本发明所述检测方法包括以下步骤：

打压氦气阶段：

步骤一：在所述封口板上方设置一个密封罩(用于打压氦气用)；所述密封罩的罩口直径不小于封口板直径，所述密封罩可拆卸固定连接于所述壳体上，所述密封罩下形成一密封空间；所述密封罩连通导气管；

步骤二：通过所述导气管抽真空，至所述密封罩内呈真空状态；

步骤三：通过所述导气管向所述密封罩内中输入氦气；

步骤四：打压氦气结束后，拆卸除去所述密封罩；

氦气检测阶段：

步骤五：在所述封口板上方设置隔离罩(检测时用于隔离外界区域)，该隔离罩的罩口直径大于封口板直径，所述隔离罩可拆卸固定连接于所述壳体上，氦气检测阶段用的所述隔离罩下形成一密封空间；所述隔离罩连通导气管；

步骤六：检测所述封口板与电池壳体的焊接处是否密封、密封是否合格；

步骤(6.1)：若检测到隔离罩内密封空腔的腔体内的氦气漏率超过漏率第一阈值，则判断所述封口板与所述壳体不密封，即大漏；

步骤(6.2)：若检测到检测用隔离罩内密封空腔的腔体内的氦气漏率不超过第一漏率阈值，则对该密封空腔的腔体抽真空，然后，对腔体内进行氦检，如果检测的氦气漏率超过漏率第二阈值，则判断所述封口板与所述壳体密封不完全，即小漏；如果检测的氦气漏率不超过漏率第二阈值，则判断所述封口板与所述壳体密封合格。

其中，所述封口板包括但不限于为铝板，还可以是其他材质。

其中，所述电池包括但不限于为锂电池，还可以是其他电池。

其中，所述橡胶塞包括但不限于是橡胶材质。

本发明测试方法引入了分段测试，如所述步骤六，其中，先进行第一段测试，针对是否密封做检测，即，测试是不是不密封的，是否存在大漏、中漏；然后，第二段测试，检测密封是否合格，即，在已经排除了大漏、中漏的前提下，进一步检测密封程度是否足够、是否存在小漏。

本发明有益效果包括，本发明用于检测电池注液口处的封口板与电池壳体的焊接处的密封状态，是密封合格，还是密封不完全略有小漏，还是完全不密封、出现大漏。现有技术中，由于待检品(电池)本身具有结构密封性，如果在待检品完全密封前预先充填氦气，则需要额外的装置，增加生产的工艺复杂度。而，本发明创新地提出一个解决方案，即通过针对向电池注液口处的电池壳体凹陷处与封口板之间形成的空腔施加/打压氦气的方法，来检测封口板与电池壳体之间的密封性能。本发明利用氦气为活跃气体分子的性质，通过常规氦检仪，即可完成密封性的检查。本发明方法操作简单，准确性高。

附图说明

图1(a)是本发明电池注液口封口结构的结构示意图。

图1(b)表示打压氦气阶段的本发明电池注液口封口结构及密封罩的结构示意图。

图1(c)表示氦气检测阶段的本发明电池注液口封口结构及隔离罩的结构示意图。

图2是本发明电池注液口封口结构的密封性检测方法的工作流程图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1(a)、(b)、(c)-图2所示，本发明提出一种电池注液口封口结构的密封性检测方法，用于检测电池注液口处的封口板1与电池壳体2的焊接处7是否密封。优选地，所述封口板为铝板，还可以是其他材质板。

如图1(a)所示的电池注液口处的封口结构，所述电池壳体2具有一凹陷，在所述凹陷的底部设置有电池注液口，所述电池注液口用橡胶塞3封堵。所述封口板1通过焊接连接在凹陷口处的电池壳体2上，所述封口板1与所述电池壳体2的凹陷底部之间形成一空腔5。

本发明检测方法中，打压氦气时，设定一定的打压压力，该打压压力超过空腔5内的压力。在该压力作用下，氦气分子通过漏孔进入空腔5。打压时间越长，进入空腔5的氦气越多，直至内外压力平衡。在设定的时间内，漏率越大的待测产品的空腔5中将获得较多氦气。

同样，若待检产品中由于存在较大漏隙，在测试时，漏率越大的待测产品的空腔5释放的氦气也较多。因此，利用本方法来测试封口板和电池壳体的焊接连接处的密封性。

如图1(a)所示为本发明提出的电池注液口封口结构，其包括：封口板1、电池壳体2和橡胶塞3；其中，电池壳体2具有一凹陷，凹陷内设有一注液口，橡胶塞3设置在凹陷内并密封注液口；凹陷口通过封口板1密封，封口板1和凹陷底部形成空腔5。

本发明电池可以是圆柱型锂电池、方型锂电池、纽扣锂电池、薄膜锂电池等，还可以是其他电池。优选地，所述电池为锂电池。本发明中电池的正极材料、负极材料、隔膜、电解液、外壳等，可以根据实际需要进行调整。

如图1(b)所示，打压氦气阶段，在所述封口板1上方设置一个密封罩4。密封罩4与电池壳体2可拆卸固定连接，连接处设有密封件。密封罩4下形成一密封空间6。密封罩4上连通导气管41，可以抽真空用，也可以输入氦气用。当打压氦气时，密封罩4为打压氦气用隔离罩。

如图1(c)所示，氦气检测阶段，当检测氦气时，在所述封口板1上方设置一个隔离罩9,为检测氦气用隔离罩,与电池壳体2可拆卸固定连接，连接处设有密封件。隔离罩下形成一密封空间,隔离罩上连通导气管91,可以抽真空用，可以检测用，可以连接检测仪。

本发明电池注液口封口结构密封性检测方法，包括以下步骤，如图2所示：

打压氦气阶段：

步骤一：在所述封口板1上方设置一个密封罩4(打压氦气用)；所述密封罩可拆卸固定连接于所述电池壳体2上，所述密封罩下形成一密封空间6；所述密封罩连通导气管41；优选地，所述密封罩的罩口直径不小于封口板1直径；

步骤二：通过所述导气管抽真空，至所述密封罩内的密封空间6呈真空状态。

优选地，本步骤二通过抽真空，使密封空间6中呈真空状态，避免降低注入氦气浓度。

步骤三：通过所述导气管向所述密封罩内中输入氦气，向密封空间6打压氦气；

步骤四：打压氦气结束后，拆卸除去所述密封罩(破封)；

检测阶段：

步骤五：移动待检品至另一工位。在所述封口板1上方设置一个新的隔离罩9即检测用隔离罩，该检测用隔离罩9的罩口直径大于封口板1直径，所述检测用隔离罩9可拆卸固定连接于所述电池壳体2上，所述检测用隔离罩9下形成一密封空间；所述检测用隔离罩9连通导气管；

步骤六：

步骤(6.1)：若检测到检测用隔离罩内密封空间6的腔体内有氦漏率超过漏率第一阈值，则判断所述封口板1与所述电池壳体2的焊接处7不密封，即大漏；

步骤(6.2)：若检测到检测用隔离罩内密封空间6的腔体内有氦漏率不超过漏率第一阈值，则对该密封空间的腔体抽真空，然后，再对该腔体进行氦检；如果检测氦漏率超过第二阈值，则判断所述封口板1与所述电池壳体2的焊接处密封不完全，即小漏；如果检测氦漏率不超过第二阈值，则判断所述封口板1与所述电池壳体2的焊接处密封合格。

其中，第一阈值大于第二阈值。优选地，第一阈值为1.0*E-3毫巴升每秒。优选地，第二阈值为1.0*E-5毫巴升每秒。

本发明中，图1(a)为电池注液口封口结构的构造图。图1(a)中A部指的是电池内部。

由于锂电池已经封口焊接完毕，因此，需要从外部对待检品电池注入氦气。因此，本发明中，先针对封口焊接部，采用密封罩进行打压注氦，完成打压注氦后，拆卸除去打压氦气用密封罩4，再把待检测产品用另一隔离罩即检测用隔离罩进行氦检。本发明检测原理是在于，氦气会通过封口焊接处7的漏孔进入空腔5，通过对空间6内进行氦检，判定氦漏率是否超出阈值，从而判定焊接处7是否密封合格。

另，移除打压的氦气后，封口板1外侧的压力恢复到大气压。此时在内外压力差作用下，氦气会释放到空气中，空腔5内的压力下降，下降的速度与焊接处7的漏率相关，漏率越大，下降越快。当封口板1与电池壳体2焊接处出现漏洞比较大的情形时，若干秒内、甚至瞬间空腔5会恢复到大气压。因此，抽真空前需要对此情况进行排除，以免误测。而采用本发明检测方法，不仅可以有效检出小漏，还能避免将大漏误判为合格品的错误检测结果。

实施例1

本发明检测方法包括如下步骤：

打压氦气阶段：

步骤一：使用密封罩(即打压氦气用密封罩)对封口焊接处进行密封，产生密封腔体；

步骤二：对密封腔体进行抽真空，时间为30秒；

步骤三：对密封腔体进行充氦气打压，其中，打氦压力为0.5(Mpa)，压力维持时间为10分钟；

步骤四：把氦气破空，打压氦气结束后，拆卸除去密封罩；

氦气检测阶段：

步骤五：把产品放置到检测工位，用隔离罩头(即检测用隔离罩)对封口焊接处进行密封形成密封腔体；

步骤六：用大中漏率检测仪器检测密封腔体的漏率，检测所述封口板与电池壳体的焊接处密封是否合格；其中，检测时间为30秒；若检测到的所述隔离罩内密封空腔的腔体内的氦漏率超出第一阈值1.0*E-3毫巴升每秒，则判断所述封口板与所述壳体不密封；

若检测到的所述隔离罩内密封空腔的腔体内有氦气的氦漏率不超出第一阈值，则对密封腔体进行抽真空，时间为30秒；然后，对腔体内进行氦质谱检检测(氦检)，把该腔体内的气体导入到氦质谱仪中(氦检仪)，氦质谱仪对收集的气体中氦气含量进行分析，结合压力、容积、时间等参数，得出相应漏率值。如果氦漏率超出第二阈值1.0*E-5毫巴升每秒，则判断所述封口板与所述壳体密封不合格；如果氦漏率不超出第二阈值1.0*E-5毫巴升每秒，则判断所述封口板与所述壳体密封合格。

用氦质谱仪对密封腔体进行氦检用时10秒。

以上，完成整个检测步骤。

实施例2

对于已经排除大漏的产品，也可以采用如下的方式：

打压氦气阶段：

步骤一：使用密封罩(即打压氦气用密封罩)对封口焊接处进行密封，产生密封腔体；

步骤二：对密封腔体进行抽真空，时间为30秒；

步骤三：对密封腔体进行充氦气打压，其中，打氦压力为0.5(Mpa)，压力维持时间为10分钟；

步骤四：把氦气破空，打压氦气结束后，拆卸除去密封罩；

氦气检测阶段：

步骤五：把产品放置到检测工位，用隔离罩头(即检测用隔离罩)对封口焊接处进行密封形成密封腔体；

步骤六：对密封腔体进行抽真空，时间为30秒；然后，对腔体内进行氦质谱检检测(氦检)，把该腔体内的气体导入到氦质谱仪中(氦检仪)，氦质谱仪对收集的气体中氦气含量进行分析，结合压力、容积、时间等参数，得出相应漏率值。如果氦漏率超出第二阈值1.0*E-5毫巴升每秒，则判断所述封口板与所述壳体密封不合格；如果氦漏率不超出第二阈值1.0*E-5毫巴升每秒，则判断所述封口板与所述壳体密封合格。

用氦质谱仪对密封腔体进行氦检用时10秒。

以上，完成整个检测步骤。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (5)

1.一种电池注液口封口结构的密封性检测方法，其特征在于，所述方法用于检测电池注液口处的封口板(1)与电池壳体(2)的焊接处是否密封合格；所述封口板(1)通过焊接连接所述电池壳体(2)上，所述封口板(1)与所述电池壳体(2)之间形成一空腔(5)；

当向所述空腔(5)施加或打压氦气后，如果检测到的从所述空腔(5)向外逸出的氦气的氦漏率超出第一阈值，则表明封口板与电池壳体的焊接处不密封，即为大漏；

当向所述空腔(5)施加或打压氦气后，若检测到的从所述空腔(5)向外逸出的氦气的氦漏率不超出第一阈值，且在抽真空条件下检测到的从所述空腔(5)中被抽出的氦气的氦漏率超出第二阈值，则表明封口板与电池壳体的焊接处密封不合格，即为小漏；

当向所述空腔(5)施加或打压氦气后，若检测到的从所述空腔(5)向外逸出的氦气的氦漏率不超出第一阈值，且在抽真空条件下检测到的从所述空腔(5)中被抽出的氦气的氦漏率不超出第二阈值，则表明封口板与电池壳体的焊接处密封合格，即为不漏；

其中，所述第一阈值大于所述第二阈值；

所述检测方法包括以下步骤：

打压氦气阶段：

步骤一：在所述封口板(1)上方设置一个密封罩；所述密封罩的罩口直径不小于封口板(1)直径，所述密封罩可拆卸固定连接于所述电池壳体(2)上，所述密封罩下形成一密封空间(6)；所述密封罩连通导气管；

步骤二：通过所述导气管抽真空，至所述密封罩内呈真空状态；

步骤三：通过所述导气管向所述密封罩内中输入氦气；

步骤四：打压氦气结束后，拆卸除去所述密封罩；

氦气检测阶段：

步骤五：在所述封口板(1)上方设置一个隔离罩；所述隔离罩的罩口直径大于封口板(1)直径，所述隔离罩可拆卸固定连接于所述壳体(2)上，所述隔离罩下形成一密封空间；所述隔离罩连通导气管；

步骤六：检测所述封口板(1)与电池壳体(2)的焊接处密封是否合格；

步骤(6.1)：若检测到的所述隔离罩内密封空间(6)的腔体内的氦漏率超出第一阈值，则判断所述封口板(1)与所述壳体(2)不密封；

步骤(6.2)：若检测到的所述隔离罩内密封空腔的腔体内有氦气的氦漏率不超出第一阈值，则对该密封空腔的腔体抽真空，然后，对腔体内进行氦检，如果氦漏率超出第二阈值，则判断所述封口板(1)与所述壳体(2)密封不合格；如果氦漏率不超出第二阈值，则判断所述封口板(1)与所述壳体(2)密封合格。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述密封罩、所述隔离罩与所述电池壳体(2)的连接处设置密封橡胶件。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述电池为锂电池。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述封口板为铝板。

5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述方法中引入分段测试，第一段是针对是否密封的测试，即测试是否存在大漏、中漏；第二段是针对密封是否合格的测试，即测试是否存在小漏。