CN111879618A - 一种软包电芯耐受压力测试方法 - Google Patents

一种软包电芯耐受压力测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软包电芯耐受压力测试方法，包括以下步骤：S1、将焊接好的电芯置于铝塑膜的冲坑中进行顶封和侧封；S2、在气袋上按照远离电芯的方向依次封装三次形成印条A、印条B、印条C，其中，印条A和印条B相同的一端均与气袋的一侧封接，印条B和印条C之间预留有间隔形成通路d；印条A、印条B的长度均小于气袋宽度；印条C的长度大于等于气袋宽度；S3、将通路d与外接管道e的一端连接，外接管道e的另一端连接气源；打开气源升高气压直至铝塑膜漏气，记录整个过程中的压力和漏气时的压力即可。本发明解决了软包电芯耐受压力无法测试的问题，进而对软包电芯的封装可靠性进行评测，对软包电芯的安全设计进行改进和优化。

Description

一种软包电芯耐受压力测试方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池安全技术领域，尤其涉及一种软包电芯耐受压力测试方法。
背景技术
锂离子电池被誉为21世纪的“绿色化学能源”，在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用。软包锂离子电池和传统钢壳、铝壳等锂离子电池相比，设计灵活，电芯外形可以任意形状，能量密度更大，电池的安全性更好，在发生安全问题时，软包锂离子电池一般会胀气裂开，不易发生爆炸。由于软包电池在设计和安全方面的优势，其市场份额不断提升。
软包电池通过铝塑膜热封来达到密封的效果，如果密封不良，就会产生漏液风险，造成电芯快速失效；另外，当软包电芯产生胀气时，达到一定压力后，电芯外保护层铝塑膜通常会破裂泄压。因此在软包电芯设计和生产时，需要对封装可靠性及电芯可耐受压力进行评测，目前尚无可靠的方法对软包电芯可耐受压力进行评测。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种软包电芯耐受压力测试方法，本发明解决了软包电芯耐受压力无法测试的问题，进而对软包电芯的封装可靠性进行评测，对软包电芯的安全设计进行改进和优化。
本发明提出的一种软包电芯耐受压力测试方法，包括以下步骤：
S1、将焊接好的电芯置于铝塑膜的冲坑中进行顶封和侧封；
S2、在气袋上按照远离电芯的方向依次封装三次形成印条A、印条B、印条C，其中，印条A和印条B相同的一端均与气袋的一侧封接，印条B和印条C之间预留有间隔形成通路d；印条A、印条B的长度均小于气袋宽度；印条C的长度大于等于气袋宽度；
S3、将通路d与外接管道e的一端连接，外接管道e的另一端连接气源；打开气源升高气压直至铝塑膜漏气，记录整个过程中的压力和漏气时的压力即可。
目前软包电池的封装步骤一般为：将焊接好的电芯置于铝塑膜的冲坑中进行顶封和侧封，然后注液、预封气袋，接着静置、化成、夹具整形，最后电芯抽真空、二次封装、剪去气袋即可。
优选地，在S2中，印条A和印条B部分重叠或完全重叠。
优选地，在S2中，印条A靠近电芯。
优选地，在S2中，印条B和印条C之间的距离为2-20mm。
优选地，在S3中，外接管道e与通路d的接口位于印条B与气袋封接的一端。
优选地，在S3中，通路d与外接管道e的连接方式为：外接管道e插入通路d内，并用喉箍锁紧，密封接口。
优选地，在S3中，外接管道e的另一端连接气压表、减压阀和气源；打开气源，通过减压阀升高气压直至铝塑膜漏气，记录整个过程中的压力和漏气时的压力即可。
优选地，在S3中，气源的气压≥0.5Mpa。
上述S3中，气压表的量程一般为0-1.0Mpa；减压阀的工作量程一般为0-1.0Mpa；气源可以为压缩空气或高压氮气等；外接管道e的材质可以为铁、铜、铝、合金、塑料等。
上述S3中，升压的方式可以是按照适宜的升压速率持续升压；也可以是升压至一定压力后，保持一段时间，然后继续升压，再保持一段时间。
上述铝塑膜漏气的情况有电芯顶封位置铝塑膜和极耳之间开裂漏气、顶封位置和侧封位置铝塑膜开裂漏气、电芯表面铝塑膜开裂漏气等。
上述铝塑膜主要包含3层结构，内层为聚丙烯或聚乙烯，中间层为铝层，外层为保护层，铝塑膜的厚度范围为80-160μm。
上述电芯可以为卷绕电芯或叠片电芯，电芯包含正、负极耳，正极耳焊接铝极耳、负极耳焊接铜镀镍极耳；所述铝极耳的铝金属带和铜镀镍极耳的铜镀镍金属带的外侧均贴合有极耳胶，极耳胶含有粘合层，在150-200℃的温度范围内可与铝塑膜内层融合。
上述S1、S2中，封装温度为160-200℃，压力为0.1-0.8Mpa，时间为1-10s，熔胶率控制在10-50％。
有益效果：
本发明通过在气袋上封装三次形成印条A、B、C，印条A、B将气袋的一侧封死，另一侧并未封死，预留出了通道；印条C将气袋完全封死，印条B和印条C之间预留有间隔形成通路d并与之前预留的通道相通，从而使得通路d与电芯连通，然后通过外接管道e通入气体，升高气压直至铝塑膜漏气，记录整个过程中的压力和漏气时的压力，就可以检测到软包电芯的可耐受压力；将外接管道e与通路d的接口设置在印条B与气袋封接的一端，可以紧密固定外接管道e并密封接口，避免直接插入管道导致的管道固定不牢，接口漏气，从而影响检测结果准确性的问题；本发明操作简单，可准确检测出软包电芯的可耐受压力水平，解决了软包电芯耐受压力无法测试的问题，进而对软包电芯的封装可靠性进行评测，对软包电芯的安全设计进行改进和优化。
附图说明
图1为软包电芯测试压力时的示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种软包电芯耐受压力测试方法，包括以下步骤：
S1、将焊接好铝极耳和铜镀镍极耳的叠片电芯置于铝塑膜的冲坑中，调节温度为185℃、压力为0.5Mpa、时间为3s进行顶封，然后调节温度为180℃、压力为0.4Mpa、时间为2s进行侧封，熔胶率为20％；
S2、在气袋上按照远离电芯的方向依次封装三次形成印条A、印条B、印条C，其中，印条A靠近电芯本体，印条A和印条B部分重叠，印条A和印条B相同的一端均与气袋的一侧封接，印条A、印条B的长度均小于气袋宽度，气袋一侧靠边处留有宽5mm的未封区；印条C的长度大于等于气袋宽度，印条B和印条C之间预留有宽8mm的间隔形成通路d；
前2次封装的温度为180℃、压力为0.4Mpa、时间为1.8s、熔胶率为20％；第3次封装的温度为180℃、压力为0.4Mpa、时间为2s；
S3、外接PP管道e的一端插入通路d内，并用不锈钢喉箍锁紧固定，在接口处用双组份丙烯酸酯胶密封，然后将外接PP管道e的另一端连接气压表、减压阀和压缩空气(其压力为0.8Mpa)；打开压缩空气气源，以0.01Mpa/min的速度通过减压阀升高气压给电芯升压，当压力达到0.15Mpa时，电芯侧封位置开裂漏气，该软包电芯最大耐受压力记为0.15Mpa。
实施例2
一种软包电芯耐受压力测试方法，包括以下步骤：
S1、将焊接好铝极耳和铜镀镍极耳的叠片电芯置于铝塑膜的冲坑中，调节温度为195℃、压力为0.4Mpa、时间为2s进行顶封，然后调节温度为185℃、压力为0.3Mpa、时间为1.9s进行侧封，熔胶率为25％；
S2、在气袋上按照远离电芯的方向依次封装三次形成印条A、印条B、印条C，其中，印条A靠近电芯本体，印条A和印条B部分重叠，印条A和印条B相同的一端均与气袋的一侧封接，印条A、印条B的长度均小于气袋宽度，气袋一侧靠边处留有宽4mm的未封区；印条C的长度大于等于气袋宽度，印条B和印条C之间预留有宽5mm的间隔形成通路d；
前2次封装的温度为185℃、压力为0.3Mpa、时间为1.7s、熔胶率为25％；第3次封装的温度为185℃、压力为0.3Mpa、时间为1.9s；
S3、外接PVC管道e的一端插入通路d内，并用塑料喉箍锁紧固定，在接口处用快速固化型玻璃胶密封，然后将外接PVC管道e的另一端连接气压表、减压阀和高压氮气(其压力为1.0Mpa)；打开高压氮气气源，以0.1Mpa/min的速度通过减压阀升高气压给电芯升压，当压力达到0.05Mpa时，保持压力10min；如果软包电芯未失效，继续升压至0.10Mpa，保持压力10min；如此进行阶段式升压，软包电芯在压力为0.20Mpa，保持压力6min时出现顶封位置破裂漏气，该软包电芯最大耐受压力记为0.15Mpa，失效压力记为0.20Mpa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将焊接好的电芯置于铝塑膜的冲坑中进行顶封和侧封；
S2、在气袋上按照远离电芯的方向依次封装三次形成印条A、印条B、印条C，其中，印条A和印条B相同的一端均与气袋的一侧封接，印条B和印条C之间预留有间隔形成通路d；印条A、印条B的长度均小于气袋宽度；印条C的长度大于等于气袋宽度；
S3、将通路d与外接管道e的一端连接，外接管道e的另一端连接气源；打开气源升高气压直至铝塑膜漏气，记录整个过程中的压力和漏气时的压力即可。
2.根据权利要求1所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S2中，印条A和印条B部分重叠或完全重叠。
3.根据权利要求1或2所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S2中，印条A靠近电芯。
4.根据权利要求1-3任一项所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S2中，印条B和印条C之间的距离为2-20mm。
5.根据权利要求1-3任一项所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S3中，外接管道e与通路d的接口位于印条B与气袋封接的一端。
6.根据权利要求1-5任一项所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S3中，通路d与外接管道e的连接方式为：外接管道e插入通路d内，并用喉箍锁紧，密封接口。
7.根据权利要求1-6任一项所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S3中，外接管道e的另一端连接气压表、减压阀和气源；打开气源，通过减压阀升高气压直至铝塑膜漏气，记录整个过程中的压力和漏气时的压力即可。
8.根据权利要求1-7任一项所示软包电芯耐受压力测试方法，其特征在于，在S3中，气源的气压≥0.5Mpa。
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