CN110441356A - 一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法及检测装置，包括：随机选取热封后的软包锂离子或钠离子电芯作为待检测样品电芯，将待检测样品电芯的铝塑膜内金属铝层连接至可调低压电源的负极，将待检测样品电芯的负极连接至可调低压电源的正极；启动电源，等待一段时间后，若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上出现黑点甚至鼓包现象，则说明黑点位置处的铝塑膜外壳内侧被腐蚀、出现破损，铝塑膜封装质量不合格；若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上没有出现黑点甚至鼓包现象，则说明该待检测样品电芯的铝塑膜外壳内侧没有被腐蚀，铝塑膜封装质量合格。本发明的检测方法利用电化学原理，无需破坏电池本身，操作方便，实用性强、成本低，提高了检测精度与效率。

Description

一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法及检测装置
技术领域
本发明属于铝塑膜绝缘性检测技术领域，尤其涉及一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法及检测装置。
背景技术
软包型锂离子或钠离子电化学储能元器件使用铝塑膜作为外壳，内包有裸电极芯、电解液，且铝塑膜外壳与极耳热封装。此种软包型锂离子电化学储能元器件具有比能量高、安全性好的优点，在新能源行业应用越来越广泛。成品软包锂离子或钠离子电芯中含有电解液，作为外壳的铝塑膜对其质量和安全性有着决定性的影响。目前，对成品软包锂离子电芯的铝塑膜外壳的质量检测方法主要局限于外观判断，但仅凭外观的判断不能及时准确的检测出铝塑膜内侧层是否完好，导致铝塑膜外壳质量不合格的软包锂离子电芯顺利出厂,质量不合格的软包锂离子电芯在使用过程中容易出现铝塑膜外壳有黑点、漏液的现象，进而引起安全事故的发生。由此可见，通过对软包锂离子电芯铝塑膜外壳内腐蚀的检测，及时且准确的判断铝塑膜外壳的质量，显得尤为重要。
专利CN107515081A公开了一种锂离子电池铝塑膜封装质量检测装置，它包括电源、导线、开发、阴极夹、硫酸铜、阳极和铝塑膜封装袋，将电源与待检测的铝塑膜封装袋连接成微型电解池，在电解的过程中，铝塑膜封装袋内的硫酸铜溶液中的铜离子会吸附到铝塑膜封装袋异常的区域，此痕迹便可以判断出铝塑膜封装袋的质量欠佳位置点。但是此种检测方式针对于某个成品软包锂离子电池，必须要将其拆解且取其铝塑膜外壳并进行单独检测，才能检测出该软包锂离子电池的铝塑膜外壳是否完好，此种方法过于复杂，且完全破坏了软包锂离子电池，检测结束后的软包锂离子电池性能完全丧失、不能继续使用；从而增加了检测分析的成本，且此种方法不适用于实际生产过程中的软包锂离子电芯成品检测筛选。另一专利CN104330710B公开了一种快速判定软包锂离子电池绝缘性能的方法，通过将探针与铝塑膜的铝膜接触，在通过导线将探针及软包锂离子电池的正极或负极分别与高压直流电源的两极连接；电源启动后，根据高压条件下(≥400V)，软包电池是否出现漏液、击穿等现象判断绝缘性能。该检测方法虽然能快速判断出锂离子软包电池的封装效果，但采用高压击穿的方式，完全破坏了软包锂离子电池，检测结束后的软包锂离子电池性能完全丧失、同样也不能再使用，增加了检测分析的成本。
因此，有必要研究一种快速、准确、成本低且实用性强的铝塑膜封装质量的检测方法，进而提升软包锂离子或钠离子电芯的产品质量和安全性，降低生产成本。
发明内容
本发明针对上述铝塑膜封装质量检测技术存在的不足，提供了一种可用于软包锂离子或钠离子电芯的铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法及检测装置，该检测方法通过利用电化学原理，能够准确快速的判断铝塑膜外壳的内腐蚀情况，无需破坏电池本身，成本低、操作简单、实用性强。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，包括以下步骤：
随机选取热封后的软包锂离子或钠离子电芯作为待检测样品电芯，将待检测样品电芯的铝塑膜内金属铝层连接至可调低压电源的负极，将待检测样品电芯的负极连接至可调低压电源的正极；
启动电源，等待时间t后，若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上出现黑点甚至鼓包现象，则说明黑点或鼓包位置处的铝塑膜外壳内侧被腐蚀、出现破损，铝塑膜封装质量不合格；若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上没有出现黑点或鼓包现象，则说明该待检测样品电芯的铝塑膜外壳内侧没有被腐蚀，铝塑膜封装质量合格。
优选的，若选取热封后的软包锂离子电芯为待检测样品电芯，则铝塑膜外壳上出现的黑点为锂铝合金或锂铝化合物，锂离子电芯负极的化学反应方程式为：LiXC6-δLi+＝Li(X-δ)C6﹢δe-；铝塑膜内金属铝层表面的化学反应方程式为：Al﹢δLi+﹢δe-＝LiδAl；其中，X、δ为整数变量。
优选的，若选取热封后的软包钠离子电芯为待检测样品电芯，则铝塑膜外壳上出现的黑点为附着有钠或者钠化合物的铝层，钠离子不与铝反应形成合金，钠离子沉积在铝塑膜暴露出的铝层上或者钠离子与电芯内其他物质反应，致使铝层颜色变黑；钠离子电芯负极的化学反应方程式为：NaXCn-δNa+＝Na(X-δ)Cn﹢δe-；其中，X、δ、n为整数变量。
优选的，所述可调低压电源的电压范围为6V～10V。
优选的，所述等待时间t的范围为0.1h～4h。
优选的，选取的待检测样品电芯的荷电容量≥80％。
本发明还提供了一种检测装置，用于软包锂离子或钠离子电芯的铝塑膜内腐蚀检测，包括可调低压电源、开关、导线、鳄鱼夹以及导电接线夹；所述可调低压电源负极通过导线串接开关，所述开关另一端连接有导线，导线上接有鳄鱼夹；所述可调低压电源正极连接导线，导线上接有导电接线夹；检测装置与待检测样品电芯连接时，连接可调低压电源负极的鳄鱼夹夹至待检测样品电芯的铝塑膜内金属铝层，连接可调低压电源正极的导电接线夹夹至待检测样品电芯的负极。
优选的，所述可调低压电源可由2～3个满电状态的软包锂离子或钠离子电芯串联组成。
优选的，所述开关为常开开关。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明提供了一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，将待检测的锂离子或钠离子电芯与低压电源连接，上电后，形成导通回路。利用电化学原理，通过铝塑膜外壳内铝层与内部的电解液接触时，电解液中的锂离子与铝塑膜外壳内铝层发生快速的化学反应，产生黑色的锂铝合金或锂铝化合物；或者钠离子在铝塑膜外壳的铝层表面上生成钠化合物或钠结晶；通过肉眼观察铝塑膜外壳有无黑色的点状痕迹或者是否出现鼓包，可以快速判断出待测软包锂离子或钠离子电芯的铝塑膜外壳的内层是否破损，是否存在内腐蚀，判断出该电芯的铝塑膜封装质量是否合格。通过外接低压电源的方式，加速了软包锂离子电芯电解液中的锂离子与铝塑膜内层破损后曝露出的铝的电化学反应，从而能够大大缩短铝塑膜内层缺陷的暴露时间，进而提高实际生产过程中成品检测筛选的效率和准确度。本发明还提供了相应的检测装置，检测方法与检测装置同样适用于钠离子电芯的检测，检测时只需要将检测装置连接待测电芯，无需重新构建检测环境，无需破坏电池本身，操作方便，实用性强、成本低。
附图说明
图1为待检测电芯与检测装置的连接示意图；
图2为本发明检测方法的等效电解池示意图；
其中：1-待检测样品电芯；2-导线；3-开关；4-低压可调电源；5-导电接线夹；6-鳄鱼夹；7-铝塑膜内金属铝层；8-锂离子(Li+)；9-电解液；10-待检测样品电芯的负极。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
参考图1、图2所示，本发明提供了一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，并设计设计了相关的检测装置，可以用于软包锂离子或钠离子电芯的铝塑膜绝缘性检测，检测方法简单、实用性强，且无需破坏电池本身，提高实际生产过程中软包锂离子或钠离子电芯成品检测筛选的效率和准确度。
具体为：
一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，包括以下步骤：
随机选取热封后的软包锂离子或钠离子电芯作为待检测样品电芯，将待检测样品电芯的铝塑膜内金属铝层连接至可调低压电源的负极，将待检测样品电芯的负极连接至可调低压电源的正极；
启动电源，等待时间t后，若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上出现黑点甚至鼓包现象，则说明黑点或鼓包位置处的铝塑膜外壳内侧被腐蚀、出现破损，铝塑膜封装质量不合格；若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上没有出现黑点或鼓包现象，则说明该待检测样品电芯的铝塑膜外壳内侧没有被腐蚀，铝塑膜封装质量合格。
以软包锂离子电芯的检测为例，本发明的检测方法利用电化学的反应原理，可调低压电源与待检测的软包锂离子电芯连通后，启动低压电源，组成通电回路，等效电解池示意图如图2所示。此时若软包锂离子电芯的铝塑膜外壳内有破损点，则铝塑膜外壳内铝层7与内部的电解液9接触，电解液9中的锂离子(Li+)8与铝塑膜外壳内铝层7发生快速的化学反应，产生黑色的锂铝合金或锂铝化合物。闭合回路一段时间后，通过肉眼观察铝塑膜外壳有无黑色的点状痕迹或者是否出现鼓包，可以快速判断出待测软包锂离子电芯的铝塑膜外壳的内层是否破损，是否存在内腐蚀，即可判断出该电芯的铝塑膜封装质量是否合格。同理，软包钠离子电芯的检测与锂离子电芯检测类似，也可以通过观察铝塑膜外壳有无黑点或鼓包，判断软包钠离子电芯的铝塑膜封装质量。若选取热封后的软包锂离子电芯为待检测样品电芯，则铝塑膜外壳上出现的黑点为锂铝合金或锂铝化合物，锂离子电芯负极的化学反应方程式为：LiXC6-δLi+＝Li(X-δ)C6﹢δe-；铝塑膜内金属铝层表面的化学反应方程式为：Al﹢δLi+﹢δe-＝LiδAl；其中，X、δ为整数变量。若选取热封后的软包钠离子电芯为待检测样品电芯，则铝塑膜外壳上出现的黑点为附着有钠或者钠化合物的铝层，钠离子不与铝形成合金，钠离子会沉积在铝塑膜暴露出的铝层上或者钠离子与电芯内其他物质反应，致使铝层颜色变黑；钠离子电芯负极的化学反应方程式为：NaXCn-δNa+＝Na(X-δ)Cn﹢δe-；其中，X、δ、n为整数变量。
值得注意的是，本发明中可调低压电源的电压范围为6V～10V，选取的待检测软包锂离子或钠离子样品电芯的荷电容量≥80％，实际设计中可以通过串接2～3个软包锂离子或钠离子电芯作为可调低压电源，也可以选择合适的低压稳压电源。外接低压电源加速了软包锂离子或钠离子电芯的铝塑膜外壳破损后暴露出的铝层与电解液中锂离子的化学反应，可以通过直观的观察铝塑膜外壳的变化来判断铝塑膜外壳内侧是否被腐蚀，铝塑膜封装质量是否合格。等待时间t可以设定为0.1h～4h，可以通过观察短时间内铝塑膜外壳上是否出现的黑点或鼓包来适当的调整等待时间，保证了铝塑膜外壳内铝层与电解液充分接触，使其有足够的时间发生化学反应，在铝塑膜外壳上出现的黑点或鼓包，以判断铝塑膜封装质量是否合格，保证了电芯的检测精确度，防止出现错检的问题。
同时，参考图1所示，本发明还提供了相应的检测装置，包括可调低压电源4、开关3、导线2、鳄鱼夹6、以及导电接线夹5。其中，可调低压电源4的负极通过导线2串接开关3，开关3为常开开关，开关3另一端通过导线2接鳄鱼夹6；可调低压电源4的正极通过导线2接导电接线夹5。
当检测装置与待检测样品电芯1连接时，只需要将鳄鱼夹6夹至待检测样品电芯1的铝塑膜边缘区域，并保证鳄鱼夹金属部分与铝塑膜内金属铝层7相接触，将导电接线夹5夹至待检测样品电芯的负极10，闭合开关3后，检测装置与待检测样品电芯形成导通回路，就可以通过上述检测方法来检测待检测样品电芯铝塑膜封装质量。即开关闭合一段时间后，若塑膜外壳内铝层破损，通过铝塑膜外壳内铝层与内部的电解液接触时，电解液中的锂离子与铝塑膜外壳内铝层发生快速的化学反应，产生黑色的锂铝合金或锂铝化合物；或者钠离子在铝塑膜外壳的铝层表面上生成钠化合物或钠结晶；通过肉眼观察铝塑膜外壳有无黑点甚至鼓包，可以快速判断出待测软包锂离子电芯的铝塑膜外壳的内层是否破损，是否存在内腐蚀，就可判断出测试电芯的铝塑膜封装质量是否合格，检测方法简单，且无需破坏待检测电芯。
需要注意的是，本发明检测装置与待测样品电芯连接方式虽然与专利CN104330710B有一定的相似之处，但两者的检测原理完全不同。专利CN104330710B提供的检测方法是通过电芯外接高压电源时的对电芯的击穿情况来检测封装质量，方法虽然简单，但完全破坏了软包锂离子电池，检测结束后的软包锂离子电池性能完全丧失，同样也不能再使用，增加了检测分析的成本。与其不同的是，本发明提供的检测方法采用电化学原理，通过外接低压电源，在低压时软包锂离子铝塑膜外壳破损后暴露出的铝层与电解液中锂离子发生化学反应，生成锂铝合金或锂铝化合物，在铝塑膜外壳显示出黑点或鼓包来判断铝塑膜外壳内侧被腐蚀，判断铝塑膜封装质量。因此，检测结束后的软包锂离子电池性能没有丧失、可以继续使用，节约了检测分析的成本。本发明的检测方法不仅限于对软包锂离子电池或电容等元器件的检测，还可应用于钠离子电池或电容等，应用范围广，实用性强，且能够大大的提高检测效率与检测精度，降低生产成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
随机选取热封后的软包锂离子或钠离子电芯作为待检测样品电芯，将待检测样品电芯的铝塑膜内金属铝层连接至可调低压电源的负极，将待检测样品电芯的负极连接至可调低压电源的正极；
启动电源，等待时间t后，若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上出现黑点甚至鼓包现象，则说明黑点位置处的铝塑膜外壳内侧被腐蚀、出现破损，铝塑膜封装质量不合格；若待检测样品电芯的铝塑膜外壳上没有出现黑点甚至鼓包现象，则说明该待检测样品电芯的铝塑膜外壳内侧没有被腐蚀，铝塑膜封装质量合格。
2.根据权利要求1所述的铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，其特征在于，若选取热封后的软包锂离子电芯为待检测样品电芯，则铝塑膜外壳上出现的黑点为锂铝合金或锂铝化合物；锂离子电芯负极的化学反应方程式为：LiXC6-δLi+＝Li(X-δ)C6﹢δe-；铝塑膜内金属铝层表面的化学反应方程式为：Al﹢δLi+﹢δe-＝LiδAl；其中，X、δ为整数变量。
3.根据权利要求1所述的铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，其特征在于，若选取热封后的软包钠离子电芯为待检测样品电芯，则铝塑膜外壳上出现的黑点为附着有钠或者钠化合物的铝层，钠离子不与铝反应形成合金，钠离子沉积在铝塑膜暴露出的铝层上或者钠离子与电芯内其他物质反应，致使铝层颜色变黑；钠离子电芯负极的化学反应方程式为：NaXCn-δNa+＝Na(X-δ)Cn﹢δe-；其中，X、δ、n为整数变量。
4.根据权利要求1-3所述的铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，其特征在于，所述可调低压电源的电压范围为6V～10V。
5.根据权利要求1-3所述的铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，其特征在于，所述等待时间t的范围为0.1h～4h。
6.根据权利要求1-3所述的铝塑膜外壳内腐蚀的检测方法，其特征在于，选取的待检测样品电芯的荷电容量≥80％。
7.一种检测装置，用于软包锂离子或钠离子电芯的铝塑膜内腐蚀检测，其特征在于，包括可调低压电源、开关、导线、鳄鱼夹以及导电接线夹；所述可调低压电源负极通过导线串接开关，所述开关另一端连接有导线，导线上接有鳄鱼夹；所述可调低压电源正极连接导线，导线上接有导电接线夹；检测装置与待检测样品电芯连接时，连接可调低压电源负极的鳄鱼夹夹至待检测样品电芯的铝塑膜内金属铝层，连接可调低压电源正极的导电接线夹夹至待检测样品电芯的负极。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述可调低压电源可由2～3个满电状态的软包锂离子或钠离子电芯串联组成。
9.根据权利要求7-8任一项所述的检测装置，其特征在于，所述开关为常开开关。
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