CN110487791A - 一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法 - Google Patents

一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法，包括：(1)制备测试样品：将两片铝塑膜进行热封，然后裁切下一段具有热封区域与未热封区域接界面的铝塑膜样品；利用切片机对裁切下的铝塑膜样品的剖面进行平行切割，得到待测铝塑膜样品；(2)样品检测：将制备好的待测铝塑膜样品在显微镜下进行PP(聚丙烯)层的熔合效果观察；(3)观测结果分析：若检测到待测铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为光滑的U字弧形界面，则表示铝塑膜热封质量合格；若检测的铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为粗糙、不规则的界面，则表示铝塑膜热封质量不合格。本发明检测方法简单、容易操作和掌握，能够大大提高检测效率。

Description

一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法
技术领域
本发明属于铝塑膜检测技术领域，尤其涉及一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法。
背景技术
近年来，新能源汽车行业迅速发展，这对提供动力能源的电池在高比能量、高安全性方面的要求越来越高。软包电芯使用铝塑膜作为外壳，包装电极芯、电解液，并与极耳热封；此种软包电芯具有比能量高、安全性好的优点，在新能源行业应用越来越广泛。但是铝塑膜的封装牢固性及软包电芯成品外壳的稳定性对电芯质量、安全方面起决定性作用。
铝塑膜的热封装是利用高温度的封头将两层铝塑膜加热，从而使铝塑膜PP(聚丙烯)层熔化，之后用热封头的压力将两层铝塑膜的熔化PP层熔合在一起，经过短暂冷却后两层铝塑膜粘合在一起，从而起到密封的效果。但是，在实际的软包电芯的生产过程中，有些软包电芯在封装后完好，但是在随后的化成工序或者使用过程中，有些软包电芯会有微漏电解液的现象，从而导致电池的报废和生产成本的增加。由此，铝塑膜的快速且可靠的热封装检测方法显得尤为重要。
在现有的专利中，专利CN107946652A公开了一种软包装电池铝塑膜封装性能检测方法，该方法将制备好的软包电池放入清水中浸泡30h～80h，通过观察电池是否漏液及胀气来判断封装参数的好坏，进而调整热封工艺。该方法虽然较为简单，但是存在的问题也很明显：首先是电池浸泡在清水中胀气的气压会因电池的不同而略有不同，电池胀气的气压不会必然引起电池漏液；同时，实验后的软包电池要报废，增加了成本。另一专利CN107966400A公开了一种铝塑膜封装效果的检测方法，此方法通过将热封后的铝塑膜的热封区域裁切成薄片，将切成的薄片热固后在显微镜下测量出铝塑膜的融胶厚度，之后建立融胶厚度与拉力值的关系表达式。然而，在实际操作过程中既要制备薄片又要测试热封后铝塑膜的拉力值，过程较为繁琐。同时，针对不同规格的铝塑膜、不同的热封仪器设备，铝塑膜融胶厚度与拉力值的关系式不同，需要建立不同的关系式，且关系式的准确性未知。
因此，有必要研究一种快速、成本低、可靠的软包电芯封装效果的检测方法，提升软包电芯的产品质量和安全性，降低软包电芯的生产成本。
发明内容
本发明针对上述铝塑膜封装检测技术存在的不足，提供了一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法，检测方法简单，容易操作，能够大大提高检测效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法，包括以下步骤：
(1)制备测试样品：将两片铝塑膜进行热封，然后裁切下一段具有热封区域与未热封区域接界面的铝塑膜样品；将裁切下的铝塑膜样品用夹具固定后，放置于薄片切片机的载物台；利用切片机对裁切下的铝塑膜样品的剖面进行平行切割，得到膜层界面清晰的待测铝塑膜样品；
(2)样品检测：将制备好的待测铝塑膜样品在高倍率显微镜下进行PP层的熔合效果观察；
(3)观测结果分析：若检测到待测铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为光滑的U字弧形界面，则表示铝塑膜热封质量合格；若检测的铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为粗糙、不规则的界面，则表示铝塑膜热封质量不合格。
优选的，步骤(3)中所述U字弧形界面的PP层、金属铝层、尼龙层的分界线明显。
优选的，进一步包括调整铝塑膜热封工艺参数，将两片铝塑膜进行热封，重复步骤(1)-(3)，检测铝塑膜热封装质量。
优选的，所述铝塑膜热封工艺参数包括热封温度、时间、压力；热封温度的调整幅度为5℃，热封时间的调整幅度为1s，热封压力的调整幅度为0.1MPa。
优选的，所述步骤(1)中裁切下的铝塑膜样品的横向长度为10mm～30mm，热封区域纵向宽度为2mm～10mm，未热封区域的纵向宽度为2mm～10mm。
优选的，所述步骤(1)中切片机的步进厚度范围为20μm～80μm。
优选的，所述步骤(1)中的切片机切割裁切下的铝塑膜样品剖面的次数为3～10次。
优选的，所述步骤(2)中显微镜的放大倍率为X100～X500。
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热封效果的检测方法，通过裁切具有热封区域与未热封区域接界面的铝塑膜样品，在显微镜下观察制备好的待测铝塑膜样品热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面的光滑程度，根据融合界面的光滑程度判断热封效果。检测方法简单，容易操作和掌握，能够大大提高检测效率；并且该方法能够克服肉眼的局限性，在微观视野的条件下能够更真实、更清晰的观测到铝塑膜PP层之间的熔合状态，消除了仅仅通过宏观测试数值而对热封缺陷的遗漏。本发明提供的铝塑膜热封效果的检测方法成本低，无需破坏软包电芯本身，仅在热封工艺阶段截取一小段热封后的铝塑膜便可进行分析。同时，对于实际的软包电芯的生产工艺参数具有直接的优化、指导作用，提前将铝塑膜热封缺陷进行检测，能够显著提升软包电芯的产品质量和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的热封后铝塑膜剖面结构示意图；
图2为本发明实施例2制备的热封后铝塑膜剖面结构示意图；
图3为本发明实施例3制备的热封后铝塑膜剖面结构示意图；
其中，1-热封不充分时的PP层熔合接界面的铝塑膜剖面，111-上层铝塑膜的尼龙层，121-上层铝塑膜的金属铝层，131-上层铝塑膜的PP层，112-下层铝塑膜的尼龙层，122-下层铝塑膜的金属铝层，132-下层铝塑膜的PP层；14-热封不充分时的PP层熔合接界面；
2-过度热封时的PP层熔合接界面的铝塑膜剖面，21-过度热封时的PP层熔合接界面；3-理想光滑U字弧形的PP层熔合接界面的铝塑膜剖面，31-理想光滑U字弧形的PP层熔合接界面。
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、图3所示，本发明提供了一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法，包括以下步骤：
(1)制备测试样品：将两片铝塑膜进行热封，然后裁切下一段具有热封区域与未热封区域接界面的铝塑膜样品；将裁切下的铝塑膜样品用夹具固定后，放置于薄片切片机的载物台；利用切片机对裁切下的铝塑膜样品的剖面进行平行切割，得到膜层界面清晰的用于检测试验的待测铝塑膜样品；
(2)样品检测：将制备好的待测铝塑膜样品在高倍率显微镜下进行PP层的熔合效果观察；
(3)观测结果分析：若检测到待测铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为光滑的U字弧形界面，U字弧形界面的PP层、金属铝层、尼龙层的分界线明显，则表示铝塑膜热封质量合格；若检测的铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为粗糙、不规则的界面，则表示铝塑膜热封质量不合格。
(4)调整铝塑膜热封工艺参数，将两片铝塑膜进行热封，然后重复步骤(1)-(3)，检测铝塑膜热封装质量。其中，铝塑膜热封工艺参数包括热封温度、时间、压力；热封温度的调整幅度为5℃，热封时间的调整幅度为1s，热封压力的调整幅度为0.1MPa。
其中，步骤(1)中裁切下的铝塑膜样品的横向长度为10mm～30mm，热封区域纵向宽度为2mm～10mm，未热封区域的纵向宽度为2mm～10mm；切片机的步进厚度范围为20μm～80μm，切片机切割裁切下的铝塑膜样品剖面的次数为3～10次。步骤(2)中显微镜的放大倍率为X100～X500。
实施例1
参考图1所示，本发明实施例1的步骤如下：
(1)制备测试样品：采用热封装温度为140℃、时间为3s、压力为2.0Mpa的热封参数将两片铝塑膜进行热封，切下一段横向长度为15mm、热封区域和未热封区域的纵向宽度均为5mm的铝塑膜样品；将裁切下的铝塑膜用PP材质夹具固定后，放置于薄片切片机的载物台；设置切片机的厚度步进值为30μm，利用切片机对裁切样品的剖面平行切割5次，得到各膜层界面清晰的样品。
(2)样品检测：将制备好的测试样品在显微镜下进行PP层的熔合效果观察，显微镜放大倍率为X300。
(3)样品分析：样品观测结果如图1所示，由图1可以明显的看出，两片铝塑膜的PP层熔合接界面14为粗糙不规则形状且有波浪形状，上层铝塑膜的尼龙层111、上层铝塑膜的金属铝层121以及上层铝塑膜的PP层131之间的分界并不明显，下层铝塑膜的尼龙层112、下层铝塑膜的金属铝层122以及下层铝塑膜的PP层132之间的分界也不明显。此种PP层接界面容易裂开，有可能导致电解液渗透PP层并与金属铝层接触，从而导致铝塑膜热封失效。此种铝塑膜的拉力测试值为90N/15mm，也说明热封强度较差，热封不充分。因此，该测试样品为热封不充分时的PP层熔合接界面的铝塑膜剖面1，使用此种热封工艺的热封后的铝塑膜不合格，需要调整铝塑膜的热封工艺参数。
(4)然后，调整铝塑膜热封工艺参数，重复上述步骤(1)-(3)，重新检测铝塑膜热封装质量。其中，铝塑膜热封工艺参数包括热封温度、时间、压力；热封温度的调整幅度为5℃，热封时间的调整幅度为1s，热封压力的调整幅度为0.1MPa。
实施例2
参考图2所示，本发明实施例2的步骤如下：
(1)制备测试样品：采用热封装温度为175℃、时间为3s、压力为1.0Mpa的热封参数将两片铝塑膜进行热封，切下一段横向长度为15mm、热封区域和未热封区域的纵向宽度均为5mm的铝塑膜样品；将裁切下的铝塑膜用PP材质夹具固定后，放置于薄片切片机的载物台；设置切片机的厚度步进值为30μm，利用切片机对裁切样品的剖面平行切割6次，得到各膜层界面清晰的样品。
(2)样品检测：将制备好的测试样品在显微镜下进行PP层的熔合效果观察，显微镜放大倍率为X350。
(3)样品分析：样品观测结果如图2所示，此种铝塑膜的拉力测试值为145N/15mm，虽然拉力测试值较大，但是图2中两片铝塑膜的PP层熔合接界面24为粗糙不规则形状，上层铝塑膜的尼龙层111、上层铝塑膜的金属铝层121以及上层铝塑膜的PP层131之间的分界并不明显，下层铝塑膜的尼龙层112、下层铝塑膜的金属铝层122以及下层铝塑膜的PP层132之间的分界也不明显。此种PP层接界面容易裂开，有可能导致电解液渗透PP层并与金属铝层接触，从而导致铝塑膜热封失效。因此，该测试样品为过度热封时的PP层熔合接界面的铝塑膜剖面2，使用此种热封工艺的热封后的铝塑膜不合格，需要调整铝塑膜的热封工艺参数。
(4)然后，调整铝塑膜热封工艺参数，重复上述步骤(1)-(3)，重新检测铝塑膜热封装质量。其中，铝塑膜热封工艺参数包括热封温度、时间、压力；热封温度的调整幅度为5℃，热封时间的调整幅度为1s，热封压力的调整幅度为0.1MPa。
实施例3
参考图3所示，本发明实施例3的步骤如下：
(1)制备测试样品：采用热封装温度为175℃、时间为3s、压力为0.5Mpa的热封参数将两片铝塑膜进行热封，切下一段横向长度为15mm、热封区域和未热封区域的纵向宽度均为5mm的铝塑膜样品；将裁切下的铝塑膜用PP材质夹具固定后，放置于薄片切片机的载物台；设置切片机的厚度步进值为30μm，利用切片机对裁切样品的剖面平行切割5次，得到各膜层界面清晰的样品。
(2)样品检测：将制备好的测试样品在显微镜下进行PP层的熔合效果观察，显微镜放大倍率为X300。
(3)样品分析：样品观测结果如图3所示，由图3可以明显看出，两片铝塑膜的PP层熔合接界面34为光滑U字形状，上层铝塑膜的尼龙层111、上层铝塑膜的金属铝层121以及上层铝塑膜的PP层131之间的分界明显，下层铝塑膜的尼龙层112、下层铝塑膜的金属铝层122以及下层铝塑膜的PP层132之间的分界明显，此种PP层接界面牢固。此种铝塑膜的拉力测试值为135N/15mm，说明热封强度很好。因此，该测试样品为理想光滑U字弧形的PP层熔合接界面的铝塑膜剖面，使用此种热封工艺的热封后的铝塑膜合格，不需要进一步调整铝塑膜的热封工艺参数。
综上所述，本发明的铝塑膜热封效果检测方法，通过裁切具有热封区域与未热封区域接界面的铝塑膜样品，在显微镜下观察制备好的待测铝塑膜样品热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面的光滑程度，根据熔合界面的光滑程度就可以判断热封效果，不需要通过建立融胶厚度与拉力值的关系表达式来判断热封质量。与现有的热封质量检测方法相比，本发明的检测方法简单、易操作，仅使用少量的样品、经过简单的检测操作就可以判断铝塑膜的热封质量，能够大大的提高检测效率；并且该方法能够克服肉眼的局限性，在微观视野的条件下能够更真实、更清晰的观测到铝塑膜PP层之间的熔合状态。而且，本发明的铝塑膜热封效果的检测方法成本低，无需破坏软包电芯本身；同时，对于实际的软包电芯的生产工艺参数具有直接的优化、指导作用，能够显著提升软包电芯的产品质量和安全性。
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 (8)

1.一种铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备测试样品：将两片铝塑膜进行热封，然后裁切下一段具有热封区域与未热封区域接界面的铝塑膜样品；将裁切下的铝塑膜样品用夹具固定后，放置于薄片切片机的载物台；利用切片机对裁切下的铝塑膜样品的剖面进行平行切割，得到膜层界面清晰的待测铝塑膜样品；
(2)样品检测：将制备好的待测铝塑膜样品在高倍率显微镜下进行铝塑膜PP(聚丙烯)层的熔合效果观察；
(3)观测结果分析：若检测到待测铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为光滑的U字弧形界面，则表示铝塑膜热封质量合格；若检测的铝塑膜样品的热封区域与未热封区域的PP层热熔合界面为粗糙、不规则的界面，则表示铝塑膜热封质量不合格。
2.根据权利要求1所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，步骤(3)中所述U字弧形界面的PP层、金属铝层、尼龙层的分界线明显。
3.根据权利要求1或2所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，进一步包括调整铝塑膜热封工艺参数，将两片铝塑膜进行热封，重复步骤(1)-(3)，检测铝塑膜热封装质量。
4.根据权利要求3所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，所述铝塑膜热封工艺参数包括热封温度、时间、压力；热封温度的调整幅度为5℃，热封时间的调整幅度为1s，热封压力的调整幅度为0.1MPa。
5.根据权利要求1所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中裁切下的铝塑膜样品的横向长度为10mm～30mm，热封区域纵向宽度为2mm～10mm，未热封区域的纵向宽度为2mm～10mm。
6.根据权利要求5所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中切片机的步进厚度范围为20μm～80μm。
7.根据权利要求6所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中的切片机切割裁切下的铝塑膜样品剖面的次数为3～10次。
8.根据权利要求1所述的铝塑膜热封装质量的快速检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中显微镜的放大倍率为X100～X500。
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