CN116465563A - 电池气密性检测方法及电池气密性检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池气密性检测方法，该方法包括：将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，其中，储气容器能够溶解于电池的电解质溶液，以在第一预定时间后向电池内释放检测气体；经过第一预定时间后，将电池放置于密闭的检测腔室内并持续第二预定时间；检测检测腔室内检测气体的含量，以根据检测气体的含量判断电池的气密性。本发明预先在电池内设置存储有检测气体的储气容器，由于储气容器能够溶解于电池的电解质溶液，以使检测气体能够在第一预定时间后从储气容器流至电解质溶液内，进而实现通过检测氦气是否从电池内泄露的方式来检测电池的气密性的目的。本发明还提供一种电池气密性检测设备以及气密性检测用电池。

Description

电池气密性检测方法及电池气密性检测设备

技术领域

本发明涉及电池制造领域，具体地，涉及一种电池气密性检测方法、电池气密性检测设备及气密性检测用电池。

背景技术

目前，随着电子技术的发展，锂离子电池具有的比功率高、循环寿命长、安全性能好以及无污染等优点使其得到广泛地应用。锂电池包括软包锂电池和金属壳体锂电池，其中软包锂离子电池在其中占了相当大的比重。

无论是软包锂电池还是金属壳体锂电池，气密性对于电池的电芯的寿命影响巨大。对于金属壳体电池来说，常用氦检法。氦检法也就是，向电池内部注入氦气，通过检测氦气是否从电池中泄漏来确定电池是否存在漏点。

但是，软包电池制作过程与金属壳体并不一致，由于软包电池在封边操作时会对铝塑膜进行抽气操作，这也就会导致向铝塑膜内注入的氦气随着抽气操作离开电池，导致注入的氦气无法电池内部存留，也就检测电池的气密性。

其他气密性检测方法，例如目视法。目视法是将软包锂电池置于密封腔体中，通过对密封腔体抽真空后目测软包电池的膨胀程度来判断软包电池的气密性，该方法分辨率较低，容易误判。

其他气密性检测方法，例如浸水法。浸水法是通过对软包锂电池产生破坏以检测其气密性，该方法成本高，且不可在线检测，仅适用抽检。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种电池气密性检测方法及电池气密性检测设备，预先在电池内设置存储有检测气体的储气容器，由于储气容器能够溶解于电池的电解质溶液，以使检测气体能够在第一预定时间后从储气容器流至电解质溶液内，进而实现通过检测氦气是否从电池内泄露的方式来检测电池的气密性地目的，检测准确性高、且成本低廉。

为实现本发明的目的而提供一种电池气密性检测方法，包括：将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，其中，储气容器能够溶解于电池的电解质溶液，以在第一预定时间后向电池内释放检测气体；经过第一预定时间后，将电池放置于密闭的检测腔室内并持续第二预定时间；检测检测腔室内检测气体的含量，以根据检测气体的含量判断电池的气密性。

进一步地，将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，还包括：在电池制作过程中，先将储气容器设置于电池内；而后进一步完成电池的制作；电池制作过程的时长为第三预定时间；其中，第一预定时间大于第三预定时间。

进一步地，电池包括能够形成封闭腔体的外壳、以及设置于封闭腔体内的电芯和电解质溶液；将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，还包括：将存储有检测气体的储气容器设置于电解质溶液内，以使至少部分储气容器与电解质溶液接触。

进一步地，储气容器的材质为聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。

进一步地，电解质溶液包括碳酸酯类有机溶剂。

进一步地，检测气体包括氦气。

进一步地，储气容器的厚度与第一预定时间之间存在一定对应关系，储气容器的厚度取决于第一预定时间和对应关系。

进一步地，储气容器的厚度大于或等于5μm，且小于或等于20μm。

本发明还提供了一种电池气密性检测设备，包括：储气容器，合围成密封的腔体，储气容器设置于电池的电解质溶液内，且储气容器能够溶解于电解质溶液，以在第一预定时间后向电池内释放检测气体；检测气体，设置于腔体内；检测腔室，用于放置电池；气体检测装置，连接至检测腔室，气体检测装置用于检测检测腔室内检测气体的含量。

本发明还提供了一种气密性检测用电池，气密性检测用电池包括能够形成封闭腔体的外壳、以及设置于封闭腔体内的电芯、电解质溶液和存储有检测气体的储气容器；存储有检测气体的储气容器设置于电解质溶液内，以使至少部分储气容器与电解质溶液接触；储气容器能够溶解于气密性检测用电池的电解质溶液，以在第一预定时间后向气密性检测用电池内释放检测气体。

进一步地，第一预定时间大于或等于5天，且小于或等于10天。

进一步地，气密性检测用电池还包括极耳，储气容器设置于电解质溶液内靠近极耳的区域。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的电池气密性检测方法，预先在电池内设置存储有检测气体的储气容器，由于储气容器能够溶解于电池的电解质溶液，以使检测气体能够在第一预定时间后从储气容器流至电解质溶液内，进而实现通过检测氦气是否从电池内泄露的方式来检测电池的气密性地目的。

通过阅读本申请的说明书、权利要求书及附图，将清楚本发明的其他目的和特征。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的电池气密性检测方法的流程图。

图2是本发明实施方式的电池气密性检测设备的储气容器的厚度和第一预定时间的对应关系表。

图3是本发明实施方式的气密性检测用电池的结构性示意图。

图4是本发明实施方式的电池气密性检测设备的储气容器内存储有检测气体的结构性示意图。以及

图5是本发明实施方式的电池气密性检测设备的结构性示意图。

主要元件符号说明：

10、电池气密性检测设备；110、储气容器；120、检测气体；

130、检测腔室；140、气体检测装置；

20、电池；210、外壳；220、电芯；230、电解质溶液；

30、气密性检测用电池；310、极耳。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

软包锂电池因重量轻、能量密度比大的特点得到了迅速的发展，在相关技术中，软包锂电池通常采用碳酸酯作为电解液的溶剂，以提高电池的容量与循环寿命。

图1是本发明实施方式的电池20气密性检测方法的流程图。参见图1，电池20气密性检测方法包括步骤S1001至步骤S1003。

步骤S1001：将存储有检测气体120的储气容器110设置于电池20内。其中，储气容器110能够溶解于电池20的电解质溶液230，以在第一预定时间后向电池20内释放检测气体120。

步骤S1002：经过第一预定时间后，将电池20放置于密闭的检测腔室130内并持续第二预定时间。

步骤S1003：检测检测腔室130内检测气体120的含量，以根据检测气体120的含量判断电池20的气密性。

可以理解的，检测气体120注入电池20内的过程直接借助储气容器110即可，使得整个操作简单且快捷，解决了相关技术中检测气体120注入操作复杂的技术问题。

需要说明的是，由于储气容器110能够溶解于电解质溶液230，从而使得储气容器110的侧壁发生破损，以释放检测气体120。故本实施例的气密性检测方法结束后并不会在电池20的内部残留其他材料，避免影响电池20的正常工作。至于检测气体120，其性质为惰性气体，对电池20内部的影响可以忽略不计。因此，本实施例的气密性检测方法并未对电池20本身的结构、外壳210和使用造成影响，为无伤检测。

在储气容器110设置于电池20内到第一预定时间之间的时间段内，储气容器110并不会向电池20内释放检测气体120。故只有在第一预定时间后(储气容器110的结构完成性被破坏，检测气体120能够从电池20内逃逸至电池20外)

在一些实施例中，设置于电池20内的存储有检测气体120的储气容器110的数量可以为一个或多个。在电池20内的不同位置均设置有储气容器110，当某个或多个储气容器失效时，其他储气容器110仍然能够正常工作以释放检测气体120，保证电池20能够正常进行上述气密性检测方法。

本实施例预先在电池20内设置存储有检测气体120的储气容器110，由于储气容器110能够溶解于电池20的电解质溶液230，以使检测气体120能够在第一预定时间后才从储气容器110流至电解质溶液230内。也即延长检测气体120在储气容器110中的时间，使得检测气体120在放置于电极内第一预定时间后才流至电解质溶液230内。通过检测气体120延时流至电解质溶液230的方式，避免检测气体120会在电池20封边过程中被抽出电池20，进而实现通过检测氦气是否从电池20内泄露的方式来检测电池20的气密性地目的，且操作简单、成本低廉、快捷。

步骤S1001：将存储有检测气体120的储气容器110设置于电池20内，还包括步骤S1011至步骤S1012。

步骤S1011：在电池20制作过程中，先将储气容器110设置于电池20内。

步骤S1012：而后进一步完成电池20的制作。。其中，电池20制作过程的时长为第三预定时间，第一预定时间大于第三预定时间。

电池20加工制作完成后，需要对其外壳210进行气密性检测。本实施例的方法采用检测气体120作为示踪气体。储气容器110能够在一段时间后向电池20的封闭腔体内释放示踪气体。然后将本实施例的电池20放置于一密闭的检测腔室130内，示踪气体就会从外壳210的封闭腔体内逃逸到检测腔室130中，可以通过例如气体质谱仪的器件来检测检测腔室130中的失踪气体的浓度，并可以根据检测腔室130中的失踪气体的浓度来判断电池20的外壳210的气密性是否符合使用要求。

在一些实施例中，也可以在电池20制作完成后但还未到达第一预定时间，将电池20放置于检测腔室130内。但是本实施例中的检测时间一定需要晚于第一预定时间，以避免在储气容器110还未向电池20内释放检测气体120就对其进行气密性检测，使得气密性检测的结果更加准确。

下面列举一个具体实施例，以对上述实施方式进行解释。

第一天，将存储有检测气体120的储气容器110设置于电池20内。第六天(即为第三预定时间)，对电池20进行二封(degas工序)处理，换句话说电池20制作完成。第七天(即为第一预定时间)，储气容器110向电池20内释放检测气体120，实现检测气体120的延迟注入，然后将软包锂电池20放入到密闭的检测腔体中，通过气体检测仪检测电池20气密性。

电池20包括能够形成封闭腔体的外壳210、以及设置于封闭腔体内的电芯220和电解质溶液230。可以理解地，电芯220的数量可以为一个或多个，并不进行具体限定。

步骤S1001：将存储有检测气体120的储气容器110设置于电池20内，还包括步骤1021。

步骤1021：将存储有检测气体120的储气容器110设置于电解质溶液230内，以使至少部分储气容器110与电解质溶液230接触。

可以理解的是，步骤S1011可以包括步骤1021。也就是说，步骤S1011可以包括：在电池20制作过程中，将储气容器110设置于电解质溶液230内，以使至少部分储气容器110与电解质溶液230接触。由于储气容器110能够溶解于电解质溶液230，故可以利用电解质溶液230来溶解储气容器110以使检测气体120能能够从储气容器110中流出，这个过程的实现需要储气容器110与电解质溶液230接触。

在一些实施例中，储气容器110的材质为聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。

需要说明的是，聚碳酸酯(Polycarbonate，简称为PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称为PVC)是高分子材料。聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,vinylalcohol polymer，简称为PVA)是高分子有机物。乙烯-醋酸乙烯共聚物((C2H4)x.(C4H6O2)y，简称为EVA)是高分子聚合物。优选的，储气容器110的材质采用PC。

关于存储有检测气体120的储气容器110的制作方法，可以包括以下步骤。优选PC制成有个开口的条形气袋，通过开口向气袋内充入检测气体120后，密封开口以得到条形密闭气袋，该条形密闭气袋即为存储有检测气体120的储气容器110。在一些实施例中，还可以沿气袋的长度方向形成N个封边，该封边将具有密闭腔体的单个气袋形成(N+1)个具有密闭腔体的气体胶囊，该气体胶囊也可以为存储有检测气体120的储气容器110。对封边裁剪处理，即可得到单个气体胶囊。

在一些实施例中，电解质溶液230包括碳酸酯类有机溶剂。

在一些实施例中，检测气体120包括氦气。可以理解的，检测气体120还可以采用其他惰性气体。在电池20的制作过程和气密性检测过程中，可以根据实际应用要求或者检测仪器的配置情况来灵活选择检测气体120的类型。

需要说明的是，检测气体120还可以为其他惰性大分子气体，再次并不做具体限定。

图2是本发明实施方式的电池气密性检测设备10的储气容器110的厚度和第一预定时间的对应关系表。参见图2，储气容器110的厚度与第一预定时间之间存在一定对应关系，储气容器110的厚度取决于第一预定时间和对应关系。

结合上述列举的具体实施例对本实施方式进行解决说明。在第一天至第六天的过程中，前3天中电芯220的温度为25℃，后3天中电芯220的温度为45℃。第七天，电芯220的温度为25℃。结合该过程中的温度以及具体设置储气容器110的厚度，使得储气容器110能够在第七天向电池20内释放检测气体120。换句话说，影响储气容器110在第一预定时间向电池20内释放检测气体120的影响因素包括：电芯220温度和储气容器110的厚度。由于电池20制作过程中，其温度大致相同，故具体通过控制储气容器110的厚度来控制储气容器110向电池20内释放检测气体120的时间。

参见图2，经过实验可以得到储气容器110的厚度与第一预定时间之间的对应关系。参见图2可知，在上述(第1天至第7天的温度)具体实施例中，当储气容器110的厚度大于或等于10μm且小于或等于15μm时，可以实现储气容器110在第七天(第一预定时间)向电池20内释放检测气体120。

具体的，储气容器110的厚度大于或等于5μm，且小于或等于20μm。

图4是本发明实施方式的电池气密性检测设备10的储气容器110内存储有检测气体120的结构性示意图。图5是本发明实施方式的电池气密性检测设备10的结构性示意图。参见图4和图5，电池气密性检测设备10包括储气容器110、检测气体120、检测腔室130和气体检测装置140。

储气容器110合围成密封的腔体，储气容器110设置于电池20的电解质溶液230内，且储气容器110能够溶解于电解质溶液230，以在第一预定时间后向电池20内释放检测气体120。检测气体120设置于腔体内。

检测腔室130用于放置电池20。

气体检测装置140连接至检测腔室130。气体检测装置140用于检测检测腔室130内检测气体120的含量。

在一些实施例中，气体检测装置140包括气体检测仪，例如氦检仪。

图3是本发明实施方式的气密性检测用电池30的结构性示意图。参见图3，气密性检测用电池30包括外壳210、电芯220、电解质溶液230和存储有检测气体120的储气容器110。

外壳210能够形成封闭腔体。电芯220、电解质溶液230和储气容器110均设置于封闭腔体内。

存储有检测气体120的储气容器110设置于电解质溶液230内，以使至少部分储气容器110与电解质溶液230接触。

储气容器110能够溶解于气密性检测用电池30的电解质溶液230，以在第一预定时间后向气密性检测用电池30内释放检测气体120。

可以理解的，气密性检测用电池30也可以理解为需要进行气密性检测用的电池20内设置有储气容器110的结构。不同的是，气密性检测用电池30可以直接放置在检测腔室130内进行气密性检测。而且，由于气密性检测后的气密性检测用电池30内的储气容器110可以溶解于电解质溶液，检测气体120扩散至电解质溶液230后也不会改变其性质，故气密性检测后的气密性检测用电池30不必丢弃，可以以电源的功能继续使用，避免浪费。

在一些实施例中，第一预定时间大于或等于5天，且小于或等于10天。

气密性检测用电池30还包括极耳310。储气容器110设置于电解质溶液230内靠近极耳310的区域。

在一些实施例中，电池20的外壳210包括两层铝塑膜，两层铝塑膜之间设有用于容置电芯220的封闭腔体，两层铝塑膜的边缘重叠并通过热压融合成用于封闭铝塑膜的封边。两侧铝塑膜之间还设有一对与电芯220电连接并分别作为正负极使用的极耳310，可以理解，一对极耳310在通过热压形成封边的时候嵌在封边中以用来与其他电池20或者元器件电连接。可以理解的，储气容器110设置于靠近封边(嵌有极耳310)的位置。

在另一者实施例中，气密性检测用电池30外壳210的两侧铝塑膜可以由一张矩形的铝塑膜对折形成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种电池气密性检测方法，其特征在于，包括：

将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，其中，所述储气容器能够溶解于所述电池的电解质溶液，以在第一预定时间后向所述电池内释放所述检测气体；

经过所述第一预定时间后，将所述电池放置于密闭的检测腔室内并持续第二预定时间；

检测所述检测腔室内所述检测气体的含量，以根据所述检测气体的含量判断所述电池的气密性。

2.根据权利要求1所述的电池气密性检测方法，其特征在于，所述将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，还包括：

在电池制作过程中，先将所述储气容器设置于所述电池内；

而后进一步完成所述电池的制作；

所述电池制作过程的时长为第三预定时间；

其中，所述第一预定时间大于所述第三预定时间。

3.根据权利要求1或2所述的电池气密性检测方法，其特征在于，所述电池包括能够形成封闭腔体的外壳、以及设置于所述封闭腔体内的电芯和电解质溶液；

所述将存储有检测气体的储气容器设置于电池内，还包括：

将存储有检测气体的储气容器设置于所述电解质溶液内，以使至少部分所述储气容器与所述电解质溶液接触。

4.根据权利要求3所述的电池气密性检测方法，其特征在于，所述储气容器的材质为聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的电池气密性检测方法，其特征在于，所述电解质溶液包括碳酸酯类有机溶剂。

6.根据权利要求1所述的电池气密性检测方法，其特征在于，所述检测气体包括氦气。

7.根据权利要求1或2所述的电池气密性检测方法，其特征在于，所述储气容器的厚度与所述第一预定时间之间存在一定对应关系，所述储气容器的厚度取决于所述第一预定时间和所述对应关系。

8.根据权利要求7所述的电池气密性检测方法，其特征在于，

所述储气容器的厚度大于或等于5μm，且小于或等于20μm。

9.一种电池气密性检测设备，其特征在于，包括：

储气容器，合围成密封的腔体，所述储气容器设置于电池的电解质溶液内，且所述储气容器能够溶解于所述电解质溶液，以在第一预定时间后向所述电池内释放检测气体；

检测气体，设置于所述腔体内；

检测腔室，用于放置所述电池；

气体检测装置，连接至所述检测腔室，所述气体检测装置用于检测所述检测腔室内所述检测气体的含量。

10.一种气密性检测用电池，其特征在于，所述气密性检测用电池包括能够形成封闭腔体的外壳、以及设置于所述封闭腔体内的电芯、电解质溶液和存储有检测气体的储气容器；

所述存储有检测气体的储气容器设置于所述电解质溶液内，以使至少部分所述储气容器与所述电解质溶液接触；

所述储气容器能够溶解于所述气密性检测用电池的电解质溶液，以在第一预定时间后向所述气密性检测用电池内释放所述检测气体。

11.根据权利要求10所述的气密性检测用电池，其特征在于，所述第一预定时间大于或等于5天，且小于或等于10天。

12.根据权利要求10所述的气密性检测用电池，其特征在于，所述气密性检测用电池还包括极耳，所述储气容器设置于所述电解质溶液内靠近所述极耳的区域。