CN110160714B - 软包电池气密性检查系统及方法 - Google Patents

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    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors

Abstract

本发明公开了一种软包电池气密性检查系统及方法,其技术方案要点是,检查方法包括如下步骤:(1)设置标准腔与待测样品,将待测样品置于密封腔内部;(2)正压放大阶段:放大软包电池泄漏口排出的气体量,向工作腔内充入压力;(3)正压放大阶段结束,立即向工作腔充负压;(4)负压充气阶段:保持标准腔与工作腔内同时达到设定的负压,隔断腔体,保证腔体内压力趋于稳定;(5)检出阶段:若软包电池存在泄漏,则在‑10~‑99Kpa的压力下通过泄漏口溢出,工作腔中的压力会不断上升,将工作腔的压力与标准腔的压力进行对比,通过微差传感器换算出泄漏量。

Description

软包电池气密性检查系统及方法
技术领域
本发明涉及软包装电池气密性检测领域,特别涉及软包电池气密性检查系统及方法。
背景技术
随着锂电池行业的迅猛发展,现在广泛生产使用于各行各业中,根据生产工艺的需要,电池包装完成后必须进行密封检测,由于技术的限制,现在仅能有效地对硬包装电池进行密封检测,对软包电池的密封检测手段还处于瓶颈阶段。
现有技术手段对软包装电池密封检查的缺陷及不足:
①空气测漏法:包含内压测出、外压测出、容积测出、变形测出等多种差压对比方式,都无法消除气压对软包装形状的影响及体积的变化。如:软包装测试充气或排气过程中,由于外部压力的变化,软包装的体积会变化,并且当产品存在缺陷时,包装内的容积和压力都会改变,故无论采用压力检出还是容积检出效果都不明显,无法批量适用于生产线上软包装电池的批量、高效、稳定的检测。
②卤素检出法、VOC检测:通过对挥发气体、液体特定分子及元素分析,判定是否泄漏,这种方法由于腔体及仪器内部会有残留因而无法使用。
③氦气检出法:该方法的检测成本过高,不利于企业的经济效益。
目前,公开号为CN109186877A的中国专利公开了一种电池气密性检测工艺,它包括如下步骤:(1)注氦小腔体合腔:将下压头下压与电池盖板压合形成注氦小腔体,将焊接的注液孔包含小腔体中;(2)往腔体内部注氦到一定压力值;(3)对腔体抽氦:a、盖帽微 漏,腔体抽氦后氦气保留在盖帽内;b、盖帽大漏,腔体抽氦后盖帽内的氦气被抽走,渗入到密封胶塞的氦气保留在胶塞上;(4)对腔体氦检,当读数大于指定值时,判定电池为泄漏。
这种检测工艺虽然检测精确度较高,较大程度上节约了氦气的使用,但是:利用氦气检测软包电池的气密性成本依然较高,市面上其他的检测方法都只能较好地适配硬包电池,对于软包电池的气密性检测一直没有较为精确、快捷的检测方法。
发明内容
本发明针对上述技术问题,克服现有技术的缺点,提供一种软包电池气密性检查系统及方法。
技术效果:本发明中的软包电池气密性检查方法规避了直接检测的难题,由于直接对软包电池进行检测难度较大,软包电池本身的体积较小,常规方法直接检测气压变化并不现实,本技术方案规避了直接检测软包电池泄漏状态的方法,通过设置标准腔,以标准腔内的压力为无泄漏状态下的标准值,检测出待测软包电池的气密性是否良好。
本发明进一步限定的技术方案是:一种软包电池气密性检测方法,用于检测软包电池,所述检测方法使用到检测系统,所述检测系统包括:切换开关、气控阀AV1、气控阀AV2、标准腔、排气阀、微差传感器、工作腔、真空泵与空压装置,所述切换开关分别与空压装置和真空泵连接,所述气控阀AV1与所述切换开关连接,所述气控阀AV1的输出端分别连接有两路,一路连接所述标准腔,另一路连接所述工作腔,在两路上,且位于标准腔和工作腔与所述气控阀AV1之间的位置,并联连接有微差传感器和气控阀AV2,所述气控阀AV2上连接有排气阀;
所述检测方法包括如下步骤:
(1)将待测软包电池置于工作腔内部;(2)正压放大阶段:向工作腔内充正压,打开气控阀AV1,向标准腔及工作腔内充入100~600KPA的正压,保持1~5s时间,关闭气控阀AV1,打开气控阀AV2,标准腔及工作腔的压力通过排气阀排出,腔内压力0;关闭气控阀AV2;(3)负压充气及平衡阶段:切换开关,使真空泵与气控阀AV1连通,即切换测试压力为负压,打开气控阀AV1,则标准腔与工作腔在1~3S内同时达到设定的-10~-99Kpa,迅速到达所设定的负压后,关闭气控阀AV1,则标准腔与工作腔被分隔,然后间隔1~2S的时间,使标准腔与工作腔内的气体压力稳定;(4)检出阶段:平衡过程结束后,理论上各腔体内部分别保持-10~-99Kpa的气体,工作腔内电池存留的气体原来压力为0,软包电池中泄漏的气体在-10~-99Kpa的压力下通过泄漏口溢出,工作腔中的压力会不断上升,将工作腔的压力与标准腔的压力进行对比,通过微差传感器换算出泄漏量。
进一步的,所述步骤(1)、(2)、(3)、(4)中采用尼龙管实现气压交换。
进一步的,所述工作腔的容积最小限度贴合待测软包电池的大小。
(1)本发明中,通过充正压完成正压放大阶段,由于软包电池体积较小,普通状态下检测效果不明显,正压放大阶段后可提升检测的灵敏度。
(2)本发明中,在充气至平衡过程中,不追求过程中完全达到设定压力值,不追求过程中完全达到腔内气压的稳定,在相同的条件下,追求在检出前电池内的气体没有泄漏完全,电池内外压力没有达到平衡,是一种不同于传统的检测手段。
(3)本发明中,尼龙管的长度受到严格控制,管路直径也受到严格控制,首先保证密封腔中的体积尽可能缩小,其次利于快速抽气,减少对测试结果的影响。
(4)本发明中,工作腔的大小尽可能贴合软包电池的大小,减少腔室与软包电池形成的空间,减少对测试结果的影响。
(5)本发明中,测试管路上使用气控阀,消除电磁阀线圈发热对气体的影响,减少对测试结果的影响。
附图说明
图1是实施例1中控制系统的原理图;
图2是实施例1中软包电池电芯的结构示意图;
图3是实施例1中空气压力测试法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1:一种软包电池气密性检查系统及方法,如图2所示,为软包电池的内部结构,由于铝塑复合膜容易破损,造成内部封装的电解液溢出,或是电池内长时间进入空气后电解液风干,失去导电作用,电磁会鼓包裂开。
如图3所示,利用空气压力或体积测试,在腔体内冲入气体时,电池在初始充气时,外部的软包装产生形变,内部压力和外部压力很快达到一致P1=P2,传统的气密检查仪器测试方法,先对腔体内冲充入气体,达到设定的压力后,关闭充气,平衡一定时间,使标准腔体与测试腔体内的压力稳定后,开始记录两个腔体的压力差Q1,经过10S左右,测试腔内外部压力P1通过泄漏口A不停进入内部,P2增大,P1减小,标准腔体与测试腔体内的压力差变为Q2,Q2-Q1=泄漏值,但此方法适用于硬包装产品。由于硬包装产品外壳不易变形,P1与P2测试过程中始终存在压力差,测试过程P1不断变化,因而容易检出。但是软包装电池,由于P1加压初期,产生形变B,压缩了内部可能的气体空间,即P1=P2,由于P1无变化,因而不易检出。
如图1所示,WORK腔体即为工作腔,用于收容待测软包电池,使待测软包电池处于密闭环境中;C1为标准腔,起初时标准腔C1与工作腔WORK压力相等;AV1、AV2采用了气控阀,减少测试环节对标准腔C1与工作腔WORK内的温度影响,气控阀AV1分别同时向标准腔C1和工作腔WORK内供气;DPS即微差压传感器,若待测软包电池存在泄漏状况,标准腔C1和工作腔WORK之间会产生压力差,测试中压力差通过换算得出电池泄漏量的大小,即为泄漏值;切换开关SV1用于控制向工作腔WORK中充入正压和负压的切换。
具体的检查方法步骤如下:(1)将待测软包电池置于工作腔WORK内部;(2)正压放大过程:向工作腔WORK内充正压,打开气控阀AV1,向标准腔C1及工作腔WORK内充入100~600KPA的正压,保持1~5s时间,关闭气控阀AV1,打开气控阀AV2,标准腔C1及工作腔WORK的压力通过排气阀S1排出,腔内压力到0;关闭气控阀AV2,充正压过程完成。(3)负压充气及平衡过程:切换开关SV1,使真空泵Vacuum Pump与气控阀AV1连通,即切换测试压力为负压,打开气控阀AV1,则标准腔C1与工作腔WORK在1~3S内同时达到设定的-10~-99Kpa,迅速到达所设定的负压后,关闭气控阀AV1,则标准腔C1与工作腔WORK被分隔,然后间隔1~2S的时间,使标准腔C1与工作腔WORK内的气体压力稳定;(4)平衡过程结束后,理论上两各腔体内部分别保持-10~-99Kpa的气体,工作腔WORK在前述步骤中已充入1~5S的400Kpa的高压气体,电池有泄漏时,工作腔WORK内电池存留的气体原来压力的为0,在-10~-99Kpa作用下会通过泄漏口溢出,此时工作腔WORK内压力会不断上升,5~15s后,将工作腔WORK中的压力与标准腔C1中的压力做比较,通过微差传感器DPS换算出泄漏量。
检查时制定了检漏标准,使用相同型号的20个电池进行测试,分别记录其泄漏值(如泄漏最大值为175pa),将这20个产品在不同位置用0.12mm的刺穿,深度为0.5~1mm,只需将铝塑复合膜扎穿即可,然后对这20个有孔的产品再测试并记录其泄漏值(如泄漏最小值为316pa),找出扎孔前后的泄漏变化中间值,即175+(316-175)/2 = 245.5 pa,以245.5pa作为判定电池是否有泄漏的判定标准,检测的结构如附表1。
附表1
上述的实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种软包电池气密性检测方法,用于检测软包电池,其特征在于,所述检测方法使用到检测系统,所述检测系统包括:切换开关、气控阀AV1、气控阀AV2、标准腔、排气阀、微差传感器、工作腔、真空泵与空压装置,所述切换开关分别与空压装置和真空泵连接,所述气控阀AV1与所述切换开关连接,所述气控阀AV1的输出端分别连接有两路,一路连接所述标准腔,另一路连接所述工作腔,在两路上,且位于标准腔和工作腔与所述气控阀AV1之间的位置,并联连接有微差传感器和气控阀AV2,所述气控阀AV2上连接有排气阀;
所述检测方法包括如下步骤:
(1)将待测软包电池置于工作腔内部;(2)正压放大阶段:向工作腔内充正压,打开气控阀AV1,向标准腔及工作腔内充入100~600KPA的正压,保持1~5s时间,关闭气控阀AV1,打开气控阀AV2,标准腔及工作腔的压力通过排气阀排出,腔内压力0;关闭气控阀AV2;(3)负压充气及平衡阶段:切换开关,使真空泵与气控阀AV1连通,即切换测试压力为负压,打开气控阀AV1,则标准腔与工作腔在1~3S内同时达到设定的-10~-99Kpa,迅速到达所设定的负压后,关闭气控阀AV1,则标准腔与工作腔被分隔,然后间隔1~2S的时间,使标准腔与工作腔内的气体压力稳定;(4)检出阶段:平衡过程结束后,理论上各腔体内部分别保持-10~-99Kpa的气体,工作腔内电池存留的气体原来压力为0,软包电池中泄漏的气体在-10~-99Kpa的压力下通过泄漏口溢出,工作腔中的压力会不断上升,将工作腔的压力与标准腔的压力进行对比,通过微差传感器换算出泄漏量。
2.根据权利要求1所述的软包电池气密性检测方法,其特征在于:所述步骤(1)、(2)、(3)、(4)中采用尼龙管实现气压交换。
3.根据权利要求2所述的软包电池气密性检测方法,其特征在于:所述工作腔的容积最小限度贴合待测软包电池的大小。
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