CN111982425A - 锂离子电池气密性检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锂离子电池气密性检测方法及装置。锂离子电池气密性检测方法包括：去除锂离子电池表面的附着物；将锂离子电池浸没在液体中；加热液体至预设温度；监测锂离子电池的表面是否有气泡冒出，若是，则为不合格品。上述锂离子电池气密性检测方法操作简便可使技术人员快速、准确地定位锂离子电池的泄漏位置，进而为电池封装工艺的改进优化和失效分析提供准确的依据，且该锂离子电池气密性检测方法步骤简单、测试效率高，对电池后期的抽样检测、可靠性评估和失效分析等也有较大的应用价值。

Description

锂离子电池气密性检测方法及装置

技术领域

本发明涉及气密性检测技术领域，特别是涉及一种锂离子电池气密性检测方法及装置。

背景技术

目前，钢壳圆柱锂离子电池在生活中的应用越来越广泛，其安全性和可靠性日益受到重视。其中，气密性是钢壳锂离子电池一项与安全性和可靠性有重要关系的性能。如果电池的气密性不够，空气中的氧气和水份会渗进到电池内部与电解液和极片发生反应，缩短电池寿命，严重时甚至可能导致电池发生热失控，存在极大的安全隐患。因此，对钢壳圆柱锂离子电池的气密性进行检测对电池的可靠性及其失效分析具有非常重要的意义。

然而，由于电池内部电解液的量并不是很多，电池内部的压力不足以使气密性有问题的电池出现漏液，往往需要等到后期使用、温度较高或者内部压力增大时，才出现漏液现象；另一方面，出现漏液时，由于电解液的流动性和腐蚀性，无法直观的观察到漏液并判断漏液的具体位置。

发明内容

基于此，有必要针对较难检测锂离子电池泄漏位置的问题，提供一种锂离子电池气密性检测方法。

一种锂离子电池气密性检测方法，包括：

去除锂离子电池表面的附着物；

将所述锂离子电池浸没在液体中；

加热所述液体至预设温度；

监测所述锂离子电池的表面是否有气泡冒出，若是，则为不合格品。

上述锂离子电池气密性检测方法，通过在液体中加热锂离子电池至预设温度，使锂离子电池内部的电解液气化，同时锂离子电池内部的气体也会受热膨胀，从而使得锂离子电池内部的气压增大。当锂离子电池表面存在气孔或气缝等容易导致漏液的部位时，由于锂离子电池内部的气压增大，该泄漏部位处便会连续冒出气泡，可使技术人员快速、准确地定位锂离子电池的泄漏位置，进而为电池封装工艺的改进优化和失效分析提供准确的依据。该锂离子电池气密性检测方法步骤简单、测试效率高，对电池后期的抽样检测、可靠性评估和失效分析等也有较大的应用价值。

在其中一个实施例中，还包括：

监测所述锂离子电池的表面是否有气泡连续冒出，若是，则判定气泡连续冒出位置为所述锂离子电池的泄漏位置。

在其中一个实施例中，所述预设温度大于所述锂离子电池内部的电解液的沸点且小于所述液体的沸点。

在其中一个实施例中，所述液体包括乙二醇、对甲酚、二甲亚砜或苯胺。

在其中一个实施例中，所述预设温度的取值范围为105℃～115℃。

在其中一个实施例中，将所述锂离子电池浸没在液体中，包括：将所述锂离子电池浸没至一预设深度。

本申请还提供一种锂离子电池气密性检测装置。

一种锂离子电池气密性检测装置，包括：

透明容器，所述透明容器的内部盛有液体；

加热机构，所述加热机构与所述透明容器的外壁接触，用于加热所述液体至预设温度；以及，

调整机构，所述调整机构与锂离子电池连接，用于调整所述锂离子电池浸没在所述液体中的深度。

上述锂离子电池气密性检测装置，加热液体后透过透明容器观察锂离子电池表面是否有气泡冒出并记录气泡冒出的位置即可快速地定位锂离子电池的泄漏位置。该锂离子电池气密性检测装置结构简单、成本低，且检测方法简便，对电池后期的抽样检测、可靠性评估和失效分析等也有较大的应用价值。

在其中一个实施例中，所述调整机构包括：固定件，所述固定件设于所述透明容器；以及调整线，所述调整线的一端与所述固定件连接，另一端缠绕在所述锂离子电池表面。

在其中一个实施例中，所述加热机构包括电热板，所述透明容器放置在所述电热板上；或所述加热机构包括电阻丝，所述电阻丝绕设在所述透明容器的外壁上。

在其中一个实施例中，所述预设温度的取值范围为105℃～115℃。

附图说明

图1为本申请一实施例的锂离子电池气密性检测方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例的锂离子电池气密性检测装置的结构示意图；

图3为图2所示实施例的俯视示意图。

图中的相关元件对应编号如下：

100、锂离子电池气密性检测装置，10、透明容器，20、液体，30、加热机构，40、调整机构，41、固定件，42、调整线；

200、锂离子电池。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统技术中，对圆柱锂离子电池的气密性检测主要包括浸液气泡检测和压差式气密检测两种方法。浸液气泡检测法是将电池浸入常温液体并对电池内部以纯氮气加压并保持一定的压力，观察所产生的气泡来检测电池的漏气情况；压差式气密检测法是对电池内部以纯氮气加压并保持一定的压力，通过压差式气密检漏仪来检测电池的漏气情况。

然而上述两个气密性检测方法都需要用到气瓶和相关设备，检测成本较高且操作比较麻烦。除此之外，检测所用的夹具都需要针对特定型号的电池进行定制，使得夹具适用范围较窄，不具备通用性。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

请参考图1，本申请提供一种简单便捷且能够快速定位锂离子电池泄漏位置的气密性检测方法，包括：

S101、去除锂离子电池表面的附着物；

由于新的锂离子电池表面通常覆盖有包装膜，因此检测前通常需要将电池表面的包装膜去除，同时检查电池表面是否有较大的的异物或腐蚀物，若有也需要同步将异物或腐蚀物去除，避免干扰检测。

S102、将锂离子电池浸没在液体中；

需要指出的是，此处的浸没是指将电池完全没入液体中，从而可对电池的整个表面进行气密性检测。

S103、加热液体至预设温度；

将液体加热后，液体温度上升，从而也会使锂离子电池内部的电解液温度上升。继续加热，电解液受热气化，从而导致电池内部气压升高，另外，由于电池内部本身也留有一定的气体，该部分气体受热也会膨胀，因此会进一步使得电池内部的气压升高。

S104、监测锂离子电池的表面是否有气泡冒出，若是，则为不合格品。

由于锂离子电池内部的气压升高，因此若锂离子电池表面存在气孔或气缝等容易导致漏液的部位，气体便会从气孔或气缝中逸出，从而在液体中有气泡冒出。因此，若能观察到气泡，则表明该锂离子电池具有泄漏部位，气密性较差，为不合格品。

需要指出的是，上述步骤S102和步骤S103没有先后关系，二者的顺序可以互换。

上述锂离子电池气密性检测方法，通过在液体中加热锂离子电池至预设温度，使锂离子电池内部的电解液气化，同时锂离子电池内部的气体也会受热膨胀，从而使得锂离子电池内部的气压增大。当锂离子电池表面存在气孔或气缝等容易导致漏液的部位时，由于锂离子电池内部的气压增大，该泄漏部位处便会连续冒出气泡，可使技术人员快速、准确地定位锂离子电池的泄漏位置，进而为电池封装工艺的改进优化和失效分析提供准确的依据。该锂离子电池气密性检测方法步骤简单、测试效率高，对电池后期的抽样检测、可靠性评估和失效分析等也有较大的应用价值。

在示例性实施方式中，还可通过在液体中设置气体含量检测仪来监测液体中气体含量的变化，进而可以更灵敏地检测液体中是否有气泡产生。例如，可以设定一气体含量变化预设值，当气体含量检测仪检测的气体含量变化值大于该预设值时，则判定为锂离子电池中气体泄漏引起的；而当气体含量检测仪检测的气体含量变化值小于该预设值时，则判定并非是锂离子电池中气体泄漏引起的。通过上述方式，更有利于提升锂离子电池气密性检测的准确性。

在示例性实施方式中，锂离子电池气密性检测方法还包括：监测锂离子电池的表面是否有气泡连续冒出，若是，则判定气泡连续冒出位置为锂离子电池的泄漏位置。

由于气泡在冒出时，部分气泡上升时会附着在锂离子电池表面，此时便不易判断锂离子电池表面的泄漏部位。因此，通过观察气泡连续冒出的部位，即可快速定位到锂离子电池的泄漏位置。

在示例性实施方式中，预设温度大于锂离子电池内部的电解液的沸点且小于所述液体的沸点。由于本申请的检测原理是使电解液受热气化从而使得锂离子电池内部的气压增大，进而当电池浸没在液体中时，气体会从泄漏部位逸出形成气泡，因此，为了避免液体先于电解液沸腾而产生气泡进而干扰电池的气密性检测，优选的，可将液体加热的预设温度设定为大于电池电解液的沸点而小于液体的沸点，从而有利于保证锂离子电池气密性检测的准确性。

进一步的，液体包括乙二醇、对甲酚、二甲亚砜或苯胺。目前，圆柱锂离子电池的电解液一般由锂盐和有机溶剂组成，电解液的沸点不会很高，选用乙二醇、对甲酚、二甲亚砜或苯胺这类沸点在200℃附近的液体即可满足如前文所述的检测要求。

进一步的，预设温度的取值范围为105℃～115℃。通过将预设温度设置为远低于液体的沸点(如200℃)，可以有效避免液体与电池的电解液在相同或相近的时间点沸腾而干扰电池的气密性检测。

在示例性实施方式中，将锂离子电池浸没在液体中的步骤，具体包括：将锂离子电池浸没至一预设深度。通过控制锂离子电池的浸没深度，可以有效控制电池外表面受到的压强，从而有利于促进锂离子电池内部的气体逸出，使气泡产生的现象更加明显，方便技术人员监测。需要指出的是，锂离子电池也不能浸没的过深，否则，电池外表面压强过大，容易对电池本身造成损害，或是在检测时因电池表面受到外界压迫而使电解液从泄漏部位漏出，导致检测环境受到污染。

请参考图2至图3，本申请还提供一种基于上述锂离子电池气密性检测方法而搭建的锂离子电池气密性检测装置100，包括透明容器10、液体20、加热机构30以及调整机构40。

具体的，液体20盛放在透明容器10中，加热机构30与透明容器10的外壁接触，用于加热液体20至预设温度。具体的，预设温度可以与前文所述的预设温度相同，取105℃～115℃，具体可根据液体20的种类(可以是乙二醇、对甲酚、二甲亚砜或苯胺)进行选择，本申请对此不做限制。调整机构40与锂离子电池200连接，用于调整锂离子电池200浸没在液体20中的深度。

上述锂离子电池气密性检测装置100，加热液体20后透过透明容器10观察锂离子电池200表面是否有气泡冒出并记录气泡冒出的位置即可快速地定位锂离子电池200的泄漏位置。该锂离子电池气密性检测装置结构简单、成本低，且检测方法简便，对电池后期的抽样检测、可靠性评估和失效分析等也有较大的应用价值。

在示例性实施方式中，调整机构40包括固定件41，固定件41设于透明容器10；以及调整线42，调整线42的一端与固定件41连接，另一端缠绕在锂离子电池200表面。通过调整调整线42缠绕在锂离子电池200表面的一端的线圈数，可以控制锂离子电池200在液体20中的浸没深度，从而使不同类型的锂离子电池200对于不同种类的液体20，均具有一合适的深度来进行自身的气密性检测。具体的，固定件41可以是卡块、玻璃棒等，调整线可以是尼龙线、铜线等，技术人员可以根据实际需求进行选择，本申请对此不做限制。

在示例性实施方式中，加热机构30包括电热板，透明容器10放置在电热板30上；或加热机构30包括电阻丝，电阻丝绕设在透明容器10的外壁上。利用电阻丝来对透明容器加热可以使液体20受热更均匀，从而锂离子电池200内部200的电解液也会均匀受热，有利于提升锂离子电池200的气密性检测效果。

以下将通过三个具体实施例来对锂离子电池气密性检测装置100及其对应的检测方法作进一步说明。

实施例1

首先，去除锂离子电池200表面的附着物(待测样品制备)，将锂离子电池200的包装膜去除，清除电池表面较大的异物或腐蚀产物，接着将锂离子电池200绑在铜线(即调整线42)上，铜线的另一端绑在玻璃棒(即固定件41)上。

然后，将700mL的乙二醇(即液体20)倒入1000mL的烧杯(即透明容器10)中，并在烧杯中放入温度计，电热板温度设置为105℃，将烧杯放置在电热板(即加热机构30)上，直至烧杯中乙二醇的温度达到105℃。

最后，将上述待测样品放入乙二醇中，玻璃棒的两端承靠在烧杯的口上，调节铜线的长度，使锂离子电池200的钢帽距液面的垂直距离大于4cm，距烧杯底部的垂直距离为1.5cm，电池在高温乙二醇中静置30S，等待锂离子电池200内部的电解液气化。观察电池钢帽和其他部位表面，确认是否有连续气泡冒出。气泡连续冒出的位置即为泄漏位置。

实施例2

首先，去除锂离子电池200表面的附着物(待测样品制备)，将锂离子电池200的包装膜去除，清除电池表面较大的异物或腐蚀产物，接着将锂离子电池200绑在铜线(即调整线42)上，铜线的另一端绑在玻璃棒(即固定件41)上。

然后，将750mL的甲酚(即液体20)倒入1000mL的烧杯(即透明容器10)中，并在烧杯中放入温度计，电热板温度设置为110℃，将烧杯放置在电热板(即加热机构30)上加热，直至烧杯中甲酚的温度达到110℃。

最后，将上述待测样品放入甲酚中，玻璃棒的两端承靠在烧杯的口上，调节铜线的长度，使锂离子电池200的钢帽距液面的垂直距离大于4cm，距烧杯底部的垂直距离为2cm，电池在高温甲酚中静置40S，等待锂离子电池200内部的电解液气化。观察电池钢帽和其他部位表面，确认是否有连续气泡冒出。气泡连续冒出的位置即为泄漏位置。

实施例3

首先，去除锂离子电池200表面的附着物(待测样品制备)，将锂离子电池200的包装膜去除，清除电池表面较大的异物或腐蚀产物，接着将锂离子电池200绑在铜线(即调整线42)上，铜线的另一端绑在玻璃棒(即固定件41)上。

然后，将800mL的二甲亚砜(即液体20)倒入1000mL的烧杯(即透明容器10)中，并在烧杯中放入温度计，电热板温度设置为115℃，将烧杯放置在电热板(即加热机构30)上，直至烧杯中二甲亚砜的温度达到115℃。

最后，将上述待测样品放入二甲亚砜中，玻璃棒的两端承靠在烧杯的口上，调节铜线的长度，使锂离子电池200的钢帽距液面的垂直距离大于4cm，距烧杯底部的垂直距离为2.5cm，电池在高温二甲亚砜中静置50S，等待锂离子电池200内部的电解液气化。观察电池钢帽和其他部位表面，确认是否有连续气泡冒出。气泡连续冒出的位置即为泄漏位置。

实施例4

首先，去除锂离子电池200表面的附着物(待测样品制备)，将锂离子电池200的包装膜去除，清除电池表面较大的异物或腐蚀产物，接着将锂离子电池200绑在铜线(即调整线42)上，铜线的另一端绑在玻璃棒(即固定件41)上。

然后，将850mL的苯胺(即液体20)倒入1000mL的烧杯(即透明容器10)中，并在烧杯中放入温度计，电热板温度设置为120℃，将烧杯放置在电热板(即加热机构30)上，直至烧杯中苯胺的温度达到120℃。

最后，将上述待测样品放入苯胺中，玻璃棒的两端承靠在烧杯的口上，调节铜线的长度，使锂离子电池200的钢帽距液面的垂直距离大于4cm，距烧杯底部的垂直距离为2.5cm，电池在高温苯胺中静置60S，等待锂离子电池200内部的电解液气化。观察电池钢帽和其他部位表面，确认是否有连续气泡冒出。气泡连续冒出的位置即为泄漏位置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池气密性检测方法，其特征在于，包括：

去除锂离子电池表面的附着物；

将所述锂离子电池浸没在液体中；

加热所述液体至预设温度；

监测所述锂离子电池的表面是否有气泡冒出，若是，则为不合格品。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池气密性检测方法，其特征在于，还包括：

监测所述锂离子电池的表面是否有气泡连续冒出，若是，则判定气泡连续冒出位置为所述锂离子电池的泄漏位置。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池气密性检测方法，其特征在于，所述预设温度大于所述锂离子电池内部的电解液的沸点且小于所述液体的沸点。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池气密性检测方法，其特征在于，所述液体包括乙二醇、对甲酚、二甲亚砜或苯胺。

5.根据权利要3或4所述的锂离子电池气密性检测方法，其特征在于，所述预设温度的取值范围为105℃～115℃。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池气密性检测方法，其特征在于，将所述锂离子电池浸没在液体中，包括：

将所述锂离子电池浸没至一预设深度。

7.一种锂离子电池气密性检测装置，其特征在于，包括：

透明容器，所述透明容器的内部盛有液体；

加热机构，所述加热机构与所述透明容器的外壁接触，用于加热所述液体至预设温度；以及，

调整机构，所述调整机构与锂离子电池连接，用于调整所述锂离子电池浸没在所述液体中的深度。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池气密性检测装置，其特征在于，所述调整机构包括：

固定件，所述固定件设于所述透明容器；以及，

调整线，所述调整线的一端与所述固定件连接，另一端缠绕在所述锂离子电池表面。

9.根据权利要求6所述的锂离子电池气密性检测装置，其特征在于，所述加热机构包括电热板，所述透明容器放置在所述电热板上；或，

所述加热机构包括电阻丝，所述电阻丝绕设在所述透明容器的外壁上。

10.根据权利要求7-9任一项所述的锂离子电池气密性检测装置，其特征在于，所述预设温度的取值范围为105℃～115℃。

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