CN113092268B - 软包电芯耐压测试方法 - Google Patents

软包电芯耐压测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明软包电芯耐压测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：铝塑膜冲坑，在电芯坑体区域冲孔；步骤S2：在冲孔区连接导气管，沿冲孔外缘进行热封，实现导气管与铝塑膜连接；步骤S3：使用上述铝塑膜进行软包电芯制作；步骤S4：使用具有管孔的夹具夹住软包电芯，导气管穿过夹具的管孔，导气管与外接气源联通；步骤S5：通过外接气源逐步升高软包电池内气压，并记录产生破裂的临界值，完成软包电池耐压测试。本发明的有益效果：导气管与软包电芯的连接能够实现良好的密封作用，且夹具可以模拟电芯使用的真实状态，用于软包电池材料强度、封装工艺可靠性、电池安全性等方面的评估，数据更加真实可靠。

Description

软包电芯耐压测试方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池技术领域，尤其涉及的是一种软包锂电池的耐压测试。
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，产生一定的安全问题。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准确评测，另外，在锂离子电池的整个使用生命周期内，也需要对铝塑膜长期封装的长期可靠性及可耐受压力进行评估，为软包锂离子电池的安全和耐久设计提供重要参考。
现有技术中，申请号：201922162749.7，电池检测装置，对软包锂电池封装可靠性进行检测，所述软包锂电池包括铝塑膜，其特征在于，所述电池检测装置包括防爆箱、充气针、穿设于所述防爆箱的侧壁的连接管组件以及设于所述连接管组件上的压力表，所述连接管组件的一端与所述充气针相连，另一端与一气源装置相连；所述软包锂电池放置在所述防爆箱中，所述充气针的针孔端刺破所述铝塑膜并置入所述铝塑膜内部，所述充气针与所述铝塑膜之间密封连接。但该申请中，充气孔为后刺破形成，密封性较差，无法准确获知软包锂电池的密封性。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中无法对软包锂电池的封装可靠性及电芯可耐受压力进行准确评测问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
软包电芯耐压测试方法，包括以下步骤：
步骤S1：铝塑膜冲坑，在电芯坑体区域冲孔；
步骤S2：在冲孔区连接导气管，沿冲孔外缘进行热封，实现导气管与铝塑膜连接；
步骤S3：使用上述铝塑膜进行软包电芯制作；
步骤S4：使用具有管孔的夹具夹住软包电芯，导气管穿过夹具的管孔，导气管与外接气源联通；
步骤S5：通过外接气源逐步升高软包电池内气压，并记录产生破裂的临界值，完成软包电池耐压测试。
本发明通过导气管与冲孔实现热封，实现导气管与软包电芯的密封连接，实现的连接能起到非常良好的密封作用，且电芯使用时一般装配在模组中，处于被加紧的状态，本发明采用夹具可以模拟电芯使用的真实状态，实验状态更贴近真实的使用状况；获得的数据更加真实可靠。本发明可以在不影响软包电池性能的情况下，进行软包电池耐压测试，用于软包电池材料强度、封装工艺可靠性、电池安全性等方面的评估，进而为软包电池的安全设计和耐久设计的改进和优化提供重要参考依据。
优选的，步骤S1中的所述冲孔为圆形，直径为2-10mm。
优选的，步骤S2所述的导气管包括底座和圆形导气管本体，所述底座具有贯穿的孔，所述圆形导气管本体插入所述底座的孔内。
优选的，所述底座材质为聚乙烯或聚丙烯，所述圆形导气管本体材质为聚丙烯或聚乙烯，所述圆形导气管本体的直径为1-10mm，导气管壁厚为0.5-5mm。
优选的，步骤S2中将圆形导气管本体由铝塑膜一侧穿出，底座滞留在铝塑膜的另一侧，后将底座与铝塑膜进行热封，热封的参数为：热封温度160-200℃，热封压力为0.1-0.8Mpa，热封时间为1-10s。
优选的，步骤S4为，使用具有管孔的夹具夹住软包电芯，圆形导气管穿过夹具的管孔，后连接压力表和减压阀，减压阀连通外接气源。
优选的，所述压力表量程为0-1.0Mpa，所述减压阀量程为0.2-1.0Mpa。
优选的，步骤S4中所述外接气源为压缩空气、高压氮气中的任意一种，外接气源的气压范围不低于0.5Mpa。
优选的，步骤S5中通过外接气源逐步升高软包电池内气压，包括逐渐升压或/和台阶式升压，直到软包电芯外壳破裂漏气。
优选的，所述夹具为两个夹板，两个夹板夹持在软包电芯的两侧。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过导气管与冲孔实现热封，实现导气管与软包电芯的密封连接，实现的连接能起到非常良好的密封作用，且电芯使用时一般装配在模组中，处于被加紧的状态，本发明采用夹具可以模拟电芯使用的真实状态，实验状态更贴近真实的使用状况；获得的数据更加真实可靠；
(2)本发明可以在不影响软包电池性能的情况下，进行软包电池耐压测试，用于软包电池材料强度、封装工艺可靠性、电池安全性等方面的评估，进而为软包电池的安全设计和耐久设计的改进和优化提供重要参考依据。
附图说明
图1是本发明实施例软包电芯耐压测试方法的流程图；
图2是本发明实施例软包电芯耐压测试方法中冲孔的示意图；
图3是导气管的结构示意图；
图4是导气管与铝塑膜热封后的结构示意图；
图5是含有导气管的软包电池示意图；
图6是夹具夹持软包电池的示意图；
图7是软包电芯耐压测试时的示意图；
图中标号：
1、铝塑膜；11、冲孔；2、导气管；21、底座；22、圆形导气管本体；23、导气管封印；3、软包电芯；4、夹具；41、夹板；5、压力表；6、减压阀；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，软包电芯耐压测试方法，包括以下步骤：
步骤S1：如图2所示，铝塑膜1冲坑，在电芯坑体区域冲孔11；本实施例中，冲孔11形状为圆形，直径为6.5mm。
步骤S2：在冲孔区放入导气管2，如图3所示，导气管2包括底座21和圆形导气管本体22，底座21可以是圆板型结构，底座21中部具有贯穿的孔，圆形导气管本体22穿过贯穿的孔，所述圆形导气管本体的直径为1-10mm，导气管壁厚为0.5-5mm，本实施例中，圆形导气管本体22外直径为6mm，壁厚为2mm；如图4所示，沿冲孔外缘进行热封，底座21和圆形导气管本体22的材质均为聚丙烯或聚乙烯，底座21塑料层和铝塑膜塑料层PP热封后实现圆形导气管本体22与铝塑膜1的连接，并实现密封；热封条件为：热封温度180℃，热封压力为0.2Mpa，热封时间为3s，形成导气管封印23；
步骤S3：如图5所示，使用上述铝塑膜1进行软包电芯3制作；制作的过程包括电芯封装、注液、化成、二封等工艺，该过程可参照现有的软包锂电池制作过程，图中矩形框的阴影处为封印；
步骤S4：如图6所示，使用具有管孔的夹具4夹住软包电芯3，本实施例中，夹具4为两个夹板41构成，其中一侧的夹板41具有管孔，夹板41的管孔直径为6.5mm，圆形导气管本体22穿过夹板41的管孔，通过三通连接压力表5和减压阀6，减压阀6通过管路连通高压氮气或压缩气体，外接气源的气压范围不低于0.5Mpa；所述压力表量程为0-1.0Mpa，所述减压阀量程为0.2-1.0Mpa。
步骤S5：如图7所示，夹板41夹紧软包电芯3，通过外接气源逐步升高软包电池内气压，并记录产生破裂的临界值，完成软包电池耐压测试。
本实施例通过导气管2与冲孔11实现热封，实现导气管2与软包电芯3的密封连接，实现的连接能起到非常良好的密封作用，且电芯使用时一般装配在模组中，处于被加紧的状态，本实施例采用夹具4可以模拟电芯使用的真实状态，实验状态更贴近真实的使用状况；本实施例可以在不影响软包电池性能的情况下，进行软包电池耐压测试，用于软包电池材料强度、封装工艺可靠性、电池安全性等方面的评估，进而为软包电池的安全设计和耐久设计的改进和优化提供重要参考依据。
实施例二：
本实施例中，步骤S5的具体测试方式为：
步骤S5中通过外接气源逐步升高软包电池内气压，可以是逐渐升压，按照一定的升压速率进行升压；也可以台阶式升压，升压至一定压力后，保持一定时间t，然后继续升压，保持一定时间t；直到软包电芯外壳破裂漏气；或二者配合进行。
如二者配合进行：打开高压氮气气源，按照0.1Mpa/min的速度通过减压阀逐渐升高气体压力给电芯升压，当压力达到0.05Mpa时，停止升压，在0.05Mpa保压5分钟；如果软包电芯未失效，继续将电芯内气体压力升高至0.10Mpa，并保持5分钟；如此反复进行；软包电芯在压力0.45Mpa保压4分钟时，出现顶封位置破裂漏气。该软包电芯最大耐受压力记录为0.40Mpa，失效压力记录为0.45Mpa。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.软包电芯耐压测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：铝塑膜冲坑，在电芯坑体区域冲孔；
步骤S2：在冲孔区连接导气管，沿冲孔外缘进行热封，实现导气管与铝塑膜连接；
步骤S3：使用上述铝塑膜进行软包电芯制作；
步骤S4：使用具有管孔的夹具夹住软包电芯，导气管穿过夹具的管孔，导气管与外接气源联通；
步骤S5：通过外接气源逐步升高软包电池内气压，并记录产生破裂的临界值，完成软包电池耐压测试；通过外接气源逐步升高软包电池内气压，包括逐渐升压或/和台阶式升压，直到软包电芯外壳破裂漏气。
2.根据权利要求1所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，步骤S1中的所述冲孔为圆形，直径为2-10mm。
3.根据权利要求1所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，步骤S2所述的导气管包括底座和圆形导气管本体，所述底座具有贯穿的孔，所述圆形导气管本体插入所述底座的孔内。
4.根据权利要求3所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，所述底座材质为聚乙烯或聚丙烯，所述圆形导气管本体材质为聚丙烯或聚乙烯，所述圆形导气管本体的直径为1-10mm，导气管壁厚为0.5-5mm。
5.根据权利要求3所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，步骤S2中将圆形导气管本体由铝塑膜一侧穿出，底座滞留在铝塑膜的另一侧，后将底座与铝塑膜进行热封，热封的参数为：热封温度160-200℃，热封压力为0.1-0.8Mpa，热封时间为1-10s。
6.根据权利要求3所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，步骤S4为，使用具有管孔的夹具夹住软包电芯，圆形导气管穿过夹具的管孔，后连接压力表和减压阀，减压阀连通外接气源。
7.根据权利要求6所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，所述压力表量程为0-1.0Mpa，所述减压阀量程为0.2-1.0Mpa。
8.根据权利要求1所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，步骤S4中所述外接气源为压缩空气、高压氮气中的任意一种，外接气源的气压范围不低于0.5Mpa。
9.根据权利要求1所述的软包电芯耐压测试方法，其特征在于，所述夹具为两个夹板，两个夹板夹持在软包电芯的两侧。
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