一种电池铝塑膜气密性的检测方法和检测装置与流程

1.本发明属于电池技术领域，涉及电池铝塑膜气密性的检测方法，尤其涉及一种电池铝塑膜气密性的检测方法和检测装置。


背景技术：

2.软包电芯的外层封装材料是铝塑膜，与方形电池的铝壳的焊接工艺相比，使用铝塑膜封装可以有效的降低电芯的重量，提高电芯质量能量密度。但铝塑膜也容易发生腐蚀和破损，从而失去对电芯内部的保护作用。
3.铝塑膜存在以下缺点：a、从铝塑膜的组成结构和封装机理来看，内部pp层起到粘合和密封作用，然而封装工艺不合理容易造成过封，会造成pp层在熔融
‑
凝固过程中脆性增加，影响封口的使用寿命；b、在膜具冲坑过程中，容易造成冲坑位置过度拉伸，铝塑膜内部铝层和pp层容易产生微观裂缝；c、电芯出货、运输和装配时，容易出现磕碰，造成铝塑膜破裂甚至漏液风险。
4.上述问题会导致电解液渗入裂缝，与铝塑膜中的铝层发生接触，大大增加了漏油风险，一旦铝塑膜中的铝层与负极产生电子回路，金属铝层会发生插锂反应，形成铝锂合金，铝合金脆性很高，容易造成电芯内部产生电化学腐蚀，最终导漏液的产生。故需要检测电池铝塑膜的气密性十分重要，现有技术大多采用充气压爆试验检测气密性，但是无法规避充气设备气嘴与铝塑膜接触，造成局部撕裂的问题。
5.cn111579158a公开了一种软包电池气密性检验方法，所述软包电池内含电解液或有机溶剂，所述方法包括：根据软包电池真空处理前后重量的变化，判断软包电池气密性；所述抽真空处理包括：将软包电池置于容器中，抽真空至预设气压值，所述预设气压值在0～0.1mpa范围内且不含0。该发明的方法可以测试软包电池在最终状态下的密封品质，可以全面的检验顶侧封气密性品质，且通过抽真空的方式模拟气体、液体对铝塑膜封边的冲击。但是依然无法避免设备气嘴与铝塑膜接触处撕裂的问题。
6.cn110608860a公开了一种软包电池的气密性检测方法，气密性检测方法包括如下步骤：a、利用非接触式电池厚度测量方法检测电池表面多组点位的高度值；b、将待测电池置于工作腔内，作抽真空处理；c、向工作腔室内充入正压；d、循环步骤b与步骤c，循环多次；e、利用非接触式电池厚度测量方法再次检测电池表面相同点位的高度值；f、建立电池泄漏标准，比较待测电池充气前后相同点位高度的差异值。但是该技术需要反复循环抽真空和充入正压，存在操作复杂的问题。
7.现有电池铝塑膜检测方法均存在操作复杂以及破坏铝塑膜结构等问题，因此，如何在保证检测方法的实施方式简单和检测时间短的情况下，还能够检测避免破坏铝塑膜结构，成为目前迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电池铝塑膜气密性的检测
方法和检测装置，通过对电池进行水浴加热，并向待检测电池的电解液中加入一定量的水，能够有效的缩短检测时间，具有方法简单、检测快捷和可靠性高等特点。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.第一方面，本发明提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
11.电池封装时，向电池中加入电解液和水，并完成封装，封装后的电池放至水箱中加热，记录电池膨胀体积，检测电池铝塑膜的气密性。
12.本发明通过将电池放入水箱内进行加热，利用水浴法，能够测试铝塑膜自身结构与pp层之间的密封效果、铝塑膜本身的气密性以及铝塑膜与封装极耳之间的气密性。相比于传统的充气压爆试验，检测范围更广，能够有效避免充气设备气嘴与铝塑膜因接触造成局部撕裂的问题；此外，通过调节电解液加入量、水的质量以及加热温度，模拟电化学腐蚀，可以缩短检测铝塑膜气密性的时间，具有方法简单、检测快捷和可靠性高等特点。
13.需要说明的是，本发明中电池封装材料不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据电池的需求合理选择封装材料，例如，封装材料为铝塑膜。
14.需要说明的是，本发明对电池的正极活性材料以及负极活性材料不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据电池需求合理选择正极活性材料以及负极活性材料，例如，正极活性材料为lini
x
co
y
mn
z
a
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
o2，其中，a为al、sr、mg、ti、ca、zr、zn、si或fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1；负极活性材料选自人造石墨、天然石墨。
15.作为本发明的一个优选技术方案，所述的电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多2～6％，例如，为2.0％、2.4％、2.8％、3.2％、3.6％、4.0％、4.4％、4.8％、5.2％、5.6％或6.0％。
16.需要说明的是，本发明对电池注液标准的电解液加入量不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据电池的型号和体积，合理选择电池注液标准的电解液加入量。
17.优选地，所述加热的温度为25～100℃，例如，温度为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，进一步优选为60～90℃。
18.本发明通过对电池进行加热，并控制加热的温度在25～100℃，由于提高温度可以显著加速模拟电化学腐蚀的速度，因此将温度进一步优选为60～90℃，在60～90℃时，模拟电化学腐蚀的效果好，可有效地缩短检测时间。
19.优选地，所述电解液中不含有水。
20.优选地，加入水后，所述电解液中水的含量为2000～8000ppm，例如，含量为2000ppm、2500ppm、3000ppm、3500ppm、4000ppm、4500ppm、5000ppm、5500ppm、6000ppm、6500ppm、7000ppm、7500ppm或8000ppm，进一步优选为5000～7000ppm。
21.本发明通过设置电解液中水的含量为2000～8000ppm，由于提高水含量可以显著加速模拟电化学腐蚀的速度，因此进一步优选为5000～7000ppm，能够有效地模拟电化学腐蚀，从而缩短检测气密性的时间。
22.作为本发明的一个优选技术方案，所述封装的温度为180～190℃，例如，温度为180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃或190。
23.优选地，所述封装的时间为2～6s，例如，时间为、2.0s、2.5s、3.0s、3.5s、4.0s、4.5s、5.0s、5.5s或6.0s，进一步优选为4～6s。
24.作为本发明的一个优选技术方案，所述向电池中加入电解液和水的步骤为先加入电解液再加入水。
25.作为本发明的一个优选技术方案，所述的电解液包括有机溶剂、锂盐和有机添加剂。
26.优选地，所述电解液中，所述有机溶剂、锂盐和有机添加剂的质量份数占比为(75～90份):(8～20份):(2～5份)，例如，机溶剂、锂盐和有机添加剂的质量份数占比为75份:20份:5份、80份:15份:5份、90份:8份:2份或85份:12份:3份。
27.作为本发明的一个优选技术方案，所述的有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的一种或至少两种的组合。
28.优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的组合，所述碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的体积比为(2～4):(2～4):(1～3):(1～3)，例如，体积比为2:2:1:1、2:2:3:3、3:3:2:2或4:4:1:1，进一步优选为3:3:2:2。
29.作为本发明的一个优选技术方案，所述锂盐包括lipf6、lipo2f2、libf4、lin(so2cf3)2、lin(so2c2f5)2、lic(so2cf3)3或lin(so2f)2中的一种或至少两种的组合。
30.优选地，所述锂盐为lipf6和lipo2f2，所述lipf6和lipo2f2的质量比为(1.8～2.0):1，例如，质量比为1.80:1、1.82:1、1.84:1、1.86:1、1.88:1、1.90:1、1.92:1、1.94:1、1.96:1、1.98:1或2.00:1，进一步优选为1.9:1。
31.作为本发明的一个优选技术方案，所述有机添加剂包含不饱和环状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、环状磺酸内酯、环状硫酸酯或腈类中的一种或至少两种的组合。
32.优选地，所述不饱和环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯或亚甲基碳酸乙烯酯中的一种或至少两种的组合。
33.作为本发明的一个优选技术方案，所述氟代环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯或双氟代碳酸乙烯酯中的一种或至少两种的组合。
34.优选地，所述环状磺酸内酯包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯或丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯中的一种或至少两种的组合。
35.优选地，所述环状硫酸酯包括硫酸乙烯酯和/或4
‑
甲基硫酸乙烯酯。
36.优选地，所述腈类包括丁二腈、己二腈、1,2
‑
二(2
‑
氰乙氧基)乙烷、1,4
‑
二氰基
‑2‑
丁烯、1,3,6
‑
己烷三腈或1,2,3
‑
三(2
‑
氰氧基)丙烷中的一种或至少两种的组合。
37.第二方面，本发明提供了一种进行第一方面所述的电池铝塑膜气密性的检测方法的检测装置，所述的检测装置包括透明水箱，所述透明水箱内设置有加热器。
38.作为本发明的一个优选技术方案，所述的水箱内还设置有温度传感器和液位传感器，所述温度传感器用于检测水箱内水的温度，所述液位传感器用于检测水箱内水的液位高度。
39.本发明通过测量水箱内的液位高度和温度，从而得出电池的膨胀体积，能够每隔一段时间测试封装铝塑膜体积，绘制不同温度和电解液量的铝塑膜膨胀体积与水浴加热时间图表，积累不同铝塑膜不同封装工艺，从而得出不同铝塑膜与不同厂商生产极耳的封装
气密性。
40.本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
41.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
42.本发明通过将电池放入水箱内进行加热，利用水浴法，能够测试铝塑膜自身结构与pp层之间的密封效果、铝塑膜本身的气密性以及铝塑膜与封装极耳之间的气密性。相比于传统的充气压爆试验，检测范围更广，能够有效避免充气设备气嘴与铝塑膜因接触造成局部撕裂的问题；此外，通过调节电解液加入量、水的质量以及加热温度，模拟电化学腐蚀，可以缩短检测铝塑膜气密性的时间，具有方法简单、检测快捷和可靠性高等特点。
附图说明
43.图1为本发明一个具体实施方式中提供的检测装置的结构示意图。
44.其中，1
‑
透明水箱；2
‑
加热器；3
‑
液位传感器；4
‑
温度传感器。
具体实施方式
45.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。
46.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
48.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
49.电池封装时，向电池中加入电解液和水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多2～6％，并完成封装，封装的温度为180～190℃，时间为2～6s，进一步优选为4～6s，加入水后，电解液中水的含量为2000～8000ppm，优选为5000～7000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为25～100℃，优选为60～90℃，记录电池膨胀体积，检测电池铝塑膜的气密性。
50.进一步地，向电池中加入电解液和水的步骤为先加入电解液再加入水。
51.进一步地，电解液中不含有水，电解液包括有机溶剂、锂盐和有机添加剂，有机溶剂、锂盐和有机添加剂的质量份数占比为(75～90份):(8～20份):(2～5份)。
52.进一步地，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的一种或至少两种的组合，更进一步地，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和
碳酸二乙酯的组合，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的体积比为(2～4):(2～4):(1～3):(1～3)，优选为3:3:2:2。
53.进一步地，锂盐包括lipf6、lipo2f2、libf4、lin(so2cf3)2、lin(so2c2f5)2、lic(so2cf3)3或lin(so2f)2中的一种或至少两种的组合；更进一步地，锂盐为质量比(1.8～2.0):1的lipf6和lipo2f2，优选为1.9:1。
54.进一步地，有机添加剂包含不饱和环状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、环状磺酸内酯、环状硫酸酯或腈类中的一种或至少两种的组合。其中，不饱和环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯或亚甲基碳酸乙烯酯中的一种或至少两种的组合；氟代环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯或双氟代碳酸乙烯酯中的一种或至少两种的组合；环状磺酸内酯包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯或丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯中的一种或至少两种的组合；环状硫酸酯包括硫酸乙烯酯和/或4
‑
甲基硫酸乙烯酯；腈类包括丁二腈、己二腈、1,2
‑
二(2
‑
氰乙氧基)乙烷、1,4
‑
二氰基
‑2‑
丁烯、1,3,6
‑
己烷三腈或1,2,3
‑
三(2
‑
氰氧基)丙烷中的一种或至少两种的组合。
55.在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种进行上述的电池铝塑膜气密性的检测方法的检测装置，如图1所示，所述的检测装置包括透明水箱1，透明水箱1内设置有加热器2。
56.进一步地，水箱内还设置有温度传感器4和液位传感器3，温度传感器4用于检测水箱内水的温度，液位传感器3用于检测水箱内水的液位高度。
57.以下实施例和对比例中，电池中的电解液包括有机溶剂、锂盐和有机添加剂，其质量份数占比为80份:16份:4份，其中，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，其体积比为为3:3:2:2；锂盐为lipf6和lipo2f2，其质量比为1.9:1；有机添加剂为碳酸亚乙烯酯。
58.电池的正极活性材料为lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2，负极活性材料为石墨，封装采用的铝塑膜规格为153μm，电池的体积为27.44ml，电池的注液标准的电解液加入量为5.2g。
59.其中，例如封装温度为185℃，封装时间为2s，简写为185℃@2s。
60.实施例1
61.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
62.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为2000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为50℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
63.实施例2
64.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
65.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为4000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为50℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
66.实施例3
67.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
68.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为6000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为50℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
69.实施例4
70.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
71.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多2％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为8000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为50℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
72.实施例5
73.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
74.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多6％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为6000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为70℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
75.实施例6
76.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
77.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为6000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为90℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
78.实施例7
79.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
80.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为8500ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为25℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
81.实施例8
82.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，所述的检测方法包括：
83.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为3000ppm，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为100℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
84.实施例9
85.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，基于实施例5所述的检测方法，其区别在于，所述的封装条件为190℃@2s，其余操作和参数与实施例6完全相同。
86.实施例10
87.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，基于实施例5所述的检测方
法，其区别在于，所述的封装条件为180℃@2s，其余操作和参数与实施例6完全相同。
88.实施例11
89.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，基于实施例5所述的检测方法，其区别在于，所述的封装条件为185℃@4s，其余操作和参数与实施例6完全相同。
90.实施例12
91.本实施例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，基于实施例5所述的检测方法，其区别在于，所述的封装条件为185℃@6s，其余操作和参数与实施例6完全相同。
92.对比例1
93.本对比例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，与实施例1相比，其区别在于，不向电解液中加入水，所述的检测方法包括：
94.电池进行封装，加入电解液，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，封装条件为185℃@2s，封装后的电池放至水箱中加热，加热的温度为50℃，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
95.对比例2
96.本对比例提供了一种电池铝塑膜气密性的检测方法，与实施例1相比，其区别在于，不在水箱中加热，所述的检测方法包括：
97.电池封装时，向电池中先加入电解液再加入水，电解液加入量比电池注液标准的电解液加入量多4％，并完成封装，封装条件为185℃@2s，加入水后，电解液中水的含量为2000ppm，封装后的电池放至水箱中，记录电池膨胀体积，检测电池的气密性。
98.记录以上实施例和对比例中体积变化的响应时间以及电池的膨胀体积，结果如表1所示。
99.表1
100.[0101][0102]
由上表可知：
[0103]
(1)实施例1与实施例3、4相比，实施例3、4的响应时间比实施例1的短，由此可以看出，向电解液中加入水的含量为5000～7000ppm时，能够更好的模拟电化学腐蚀，从而有效地缩短测试时间。
[0104]
(2)实施例3与实施例5、6相比，实施例5、6的响应时间比实施例3的短，由此可以看出，加热温度在70～90℃时，模拟电化学腐蚀的效果好，可有效地缩短检测时间。
[0105]
(3)实施例5与实施例9、10相比，实施例9、10的响应时间比实施例5的短，由此可以看出，封装温度对于气密性的检测有重要影响，当温度在180℃和190℃时，电池具有封装不全和封装过度的特征，从而使响应时间缩短，缩短检测时间。
[0106]
(4)实施例5与实施例11、12相比，实施例11、12的响应时间比实施例5的短，由此可以看出，封装时间对于气密性的检测有重要影响，封装时间在4～6s时，存在过度封装特征，从而使检测时间缩短。
[0107]
(5)实施例1与对比例1、2相比，实施例1的响应时间比对比例1、2的短，由此可以看出，若不加入水或不进行加热，则在测试过程中不存在化学腐蚀，其测试时间较长。
[0108]
通过以上实施例和对比例，本发明通过将电池放入水箱内进行加热，利用水浴法，能够测试铝塑膜自身结构与pp层之间的密封效果、铝塑膜本身的气密性以及铝塑膜与封装
极耳之间的气密性。相比于传统的充气压爆试验，检测范围更广，能够有效避免充气设备气嘴与铝塑膜因接触造成局部撕裂的问题；此外，通过调节电解液加入量、水的质量以及加热温度，可以缩短检测铝塑膜气密性的时间，具有方法简单、检测快捷和可靠性高等特点。
[0109]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。