电池模组以及电池模组气密性检测方法与流程

本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池模组以及电池模组气密性检测方法。

背景技术：

随着绿色环保主题的不断推进，电动汽车的使用量逐年递增。动力电池是电动汽车的核心储能装置之一。动力电池的电池模组通常是一个封装体。电池模组的内部封装有储能的电芯。电池模组封装状态的稳定性会直接影响产品的长期使用的稳定性。目前电池模组封装状态的检验过程中通过压力衰减法检测或加压向电池模组内部渗入示踪气体方法检测，但上述方法会使电池模组承受不良压应力而导致自身结构发生变形。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电池模组以及电池模组气密性检测方法。电池模组能够在常压环境下产生示踪气体，电池模组不会承受不良压应力而导致自身结构发生变形，也使得后续进行气密性检测工作中不需要加压设备或者抽真空设备辅助，降低检测工作难度和成本，提高检测工作效率。

本发明实施例一方面提出了一种电池模组，其包括：壳体，包括本体和盖体，本体与盖体密封连接形成封闭腔；常压气体发生装置，设置于壳体朝向封闭腔的表面，常压气体发生装置在常压环境下能够向封闭腔内释放示踪气体。

根据本发明实施例的一个方面，常压气体发生装置设置于盖体的中心区域，或者，常压气体发生装置设置于本体靠近盖体的区域。

根据本发明实施例的一个方面，常压气体发生装置通过连接部件固定于本体和/或盖体的表面。

根据本发明实施例的一个方面，连接部件包括卡接件或粘接件。

根据本发明实施例的一个方面，常压气体发生装置包括透气外壳以及设置于透气外壳内的气体释放填充物，透气外壳与本体和/或盖体相连接，气体释放填充物能够释放示踪气体，示踪气体能够穿过透气外壳进入封闭腔。

根据本发明实施例的一个方面，气体释放填充物包括含铵离子的具有热分解性的铵盐颗粒，铵盐颗粒能够热分解释放氨气。

根据本发明实施例的一个方面，铵盐颗粒包括碳酸氢铵和/或碳酸铵。

根据本发明实施例的一个方面，电池模组进一步包括吸水部件，吸水部件设置于本体和/或盖体朝向封闭腔的表面。

根据本发明实施例的一个方面，常压气体发生装置包括具有热熔性的密闭囊体以及填充于密闭囊体内的示踪气体，密闭囊体固定设置于壳体上，密闭囊体的外壁与本体和/或盖体的表面直接贴合或通过导热体相连接。

根据本发明实施例的一个方面，示踪气体包括氨气、氦气和氢气中的至少一种。

根据本发明实施例的一个方面，密闭囊体的壁厚为二十微米至一百微米。

根据本发明实施例的一个方面，密闭囊体的材料包括pet、pp、ppr、橡胶或石蜡。

根据本发明实施例提供的电池模组，其包括壳体以及设置于壳体内的常压气体发生装置。将完成加工制造的电池模组静置于常压环境下，常压气体发生装置即可向封闭腔内释放示踪气体。相对于从电池模组外部对电池模组采用加压方式将示踪气体注入封闭腔的方式，本实施例的示踪气体生成方式不会对电池模组的结构施加不良压应力而导致电池模组结构发生变形，同时不需要加压设备或者抽真空设备辅助，降低检测工作难度和成本，提高检测工作效率。

本发明实施例另一个方面提出了一种电池模组气密性检测方法，其包括：

提供常压气体发生装置设置于电池模组的壳体围合形成的封闭腔中；

使常压气体发生装置在常压环境下向封闭腔释放示踪气体；

将电池模组静置于密闭箱体内并持续预定时间；

使用气体质谱仪检测密闭箱体内示踪气体的浓度值；

根据浓度值，计算电池模组的泄漏率。

根据本发明实施例的另一个方面，密闭箱体内部为常压环境。

根据本发明实施例的另一个方面，常压气体发生装置包括透气外壳以及设置于透气外壳内的含铵离子的具有热分解性的铵盐颗粒，

使常压气体发生装置在常压环境下向封闭腔释放示踪气体的步骤包括：

将电池模组置于预定温度环境中并持续预定时长，铵盐颗粒在预定温度下分解释放氨气，示踪气体为氨气。

根据本发明实施例的另一个方面，常压气体发生装置包括密闭囊体以及填充于密闭囊体内的示踪气体，

使常压气体发生装置在常压环境下向封闭腔释放示踪气体的步骤包括：

在电池模组的外部对电池模组上与密闭囊体相对应的部位加热预定时长，以使密闭囊体受热熔化，释放示踪气体。

本实施例的电池模组气密性检测方法，能够在常压环境下对电池模组进行气密性检测。本实施例的电池模组气密性检测方法，不需要预先采用加压方式向电池模组的封闭腔内注入示踪气体或者在电池模组外部抽真空制造低压环境，而是能够将电池模组直接放置于密闭箱体内进行气密性检测，从而减少气密性检测工序，减少相关设备投入，降低气密性检测工作难度和成本，气密性检测工作效率高。

附图说明

下面将通过参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例一的电池模组的剖视结构示意图；

图2是图1中a处局部放大示意图；

图3是本发明实施例二的电池模组的剖视结构示意图；

图4是本发明一实施例的电池模组进行气密性检测状态示意图；

图5是本发明实施例的电池模组气密性检测方法流程示意图；

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

10、壳体；100、封闭腔；101、本体；102、盖体；20、电芯；30、常压气体发生装置；301、透气外壳；302、气体释放填充物；303、密闭囊体；40、吸水部件；50、连接部件；60、密闭箱体；70、气体质谱仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的电池模组的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图5根据本发明实施例的技术方案进行详细描述。

实施例一：

图1示意性地显示了本实施例的电池模组的结构。结合图1和图2，本实施例的电池模组包括壳体10、设置于壳体10内的电芯20以及常压气体发生装置30。电池模组的壳体10为封闭式结构，具有一封闭腔100。电芯20以及常压气体发生装置30均设置于封闭腔100内。电芯20的数量为一个或者多个。电芯20为硬壳电芯，包括塑料电芯和封装电芯。电池模组加工制造完成后，需要对其壳体10进行气密性检测。在气密性检测工序中，采用示踪气体追踪法进行检测。本实施例的常压气体发生装置30能够在常压环境下向封闭腔100内释放示踪气体。然后将本实施例的电池模组置于一密闭箱内，示踪气体会从壳体10的封闭腔100内逃逸到密闭箱中，通过气体质谱仪来检测密闭箱中的示踪气体的浓度，并根据该浓度来判断壳体10的气密性是否符合使用要求。

本实施例的电池模组采用的壳体10为分体式结构，包括本体101以及盖体102。本体101和盖体102为密封连接。在一个示例中，本体101为筒状结构，包括具有开口的容纳部。盖体102为板状结构，能够盖闭或打开本体101的开口。盖体102的边缘与本体101靠近开口的边缘之间焊接连接，以形成环形的密封区域。盖体102和本体101密封连接后，容纳部成为封闭空间。本实施例的本体101和盖体102的材料为金属材料，例如铝、铝合金或钢，自身具有良好的刚度，不易受力变形。

可选地，常压气体发生装置30设置于盖体102或本体101。常压气体发生装置30可以设置于盖体102朝向封闭腔100的表面上，且与电芯20之间相对间隔设置。优选地，常压气体发生装置30设置于盖体102的中心区域，从而常压气体发生装置30释放的示踪气体能够从中心区域逐渐向四周扩散，以使示踪气体更快且更均匀地填充封闭腔100。同时盖体102对常压气体发生装置30起到保护作用，避免盖体102和本体101密封连接过程中，常压气体发生装置30受到刮擦或者高温等不良影响。常压气体发生装置30还可以设置于本体101朝向封闭腔100的表面上，且与电芯20错开间隔设置，从而避免常压气体发生装置30与电芯20安装位置发生干涉而影响电芯20的正常工作或者影响常压气体发生装置30释放的示踪气体向封闭腔100内扩散。优选地，常压气体发生装置30设置于本体101靠近盖体102的区域，从而常压气体发生装置30释放的示踪气体能够顺利地向封闭腔100内扩散。

可选地，常压气体发生装置30的数量为两个以上。在盖体102和本体101上均设置有常压气体发生装置30。当两个以上的常压气体发生装置30中某一个常压气体发生装置30失效时，其它常压气体发生装置30仍然能够正常工作以释放示踪气体，保证电池模组能够正常进行气密性检测工作。

本实施例的常压气体发生装置30包括透气外壳301以及设置于透气外壳301内的气体释放填充物302。透气外壳301具有透气孔，从而使得透气外壳301的内部与封闭腔100相连通。本实施例的透气外壳301具有绝缘性。透气外壳301可以是具有连通孔的刚性塑料网或者柔性塑料网，有利于氨气快速地从透气外壳301内向封闭腔100扩散。

透气外壳301可以通过粘接件或卡接件等连接部件50与本体101或盖体102连接固定，连接过程简单易操作，连接可靠。在一个示例中，粘接件包括粘接胶、绝缘胶带或双面胶带。卡接件包括卡扣或卡簧。

本实施例中，气体释放填充物302包括含铵离子且具有热分解性的铵盐颗粒。在常压环境中，铵盐颗粒能够在预定温度环境中发生热分解以释放氨气(nh3)作为示踪气体。优选地，铵盐颗粒包括碳酸氢铵(nh4hco3)和/或碳酸铵((nh4)2co3)构成的颗粒物。碳酸氢铵(nh4hco3)和/或碳酸铵((nh4)2co3)构成的颗粒物在一定温度下能够自动热分解以释放氨气。氨气被作为示踪气体应用于后续电池模组的气密性检测工序。

本实施例的电池模组加工制造过程中，先将预定量的铵盐颗粒放置于透气外壳301内，然后将透气外壳301连接固定于本体101和/或盖体102上，最后将本体101和盖体102密封连接。

本实施例的含有氢离子和氧离子的铵盐颗粒在分解过程中会产生水。因此，本实施例的电池模组还包括吸水部件40。吸水部件40设置于本体101和/或盖体102朝向封闭腔100的表面上。吸水部件40能够吸收铵盐颗粒分解产生的水或者外部环境进入壳体10内的水，以保持封闭腔100干燥，避免水汽冷凝对电芯20等结构产生不利影响。本实施例的吸水部件40包括罩体以及填充于罩体内的干燥剂。吸水部件40通过罩体设置于本体101和/或盖体102朝向封闭腔100的表面上。罩体具有透气结构，例如孔。干燥剂可以是化学干燥剂，例如硫酸钙或氯化钙等，也可以是物理干燥剂，例如硅胶或活性氧化铝等。

本实施例中，将完成加工制造的电池模组静置于常压环境下，铵盐颗粒即可向封闭腔100内释放氨气来作为示踪气体。相对于从电池模组外部对电池模组采用加压方式将示踪气体注入封闭腔100的方式，本实施例的示踪气体生成方式不会对电池模组的结构施加不良压应力而导致电池模组结构发生变形，同时不需要加压设备或者抽真空设备辅助，降低检测工作难度和成本，提高检测效率，有效保证检测精度达到10^-4至10^-5mbar·l/s级。

实施例二：

本实施例提供另一种电池模组。图3示意性地显示了本实施例的电池模组的结构。此外，在本实施例中以与实施例一的不同之处为中心进行说明，相同的结构在本实施例中不再重复说明。

如图3所示，本实施例的常压气体发生装置30包括具有热熔性的密闭囊体303以及填充于密闭囊体303内的示踪气体。密闭囊体303具有一封闭空间，用于储存示踪气体。本实施例的密闭囊体303在吸热达到预定温度时，自身会发生熔解，从而囊壁发生破损，以释放内部存储的示踪气体。在一个实施例中，密闭囊体303为大分子材质。密闭囊体303的材质的熔点小于等于一百三十摄氏度。本实施例的密闭囊体303的材料可以是pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pp(聚丙烯)、ppr(三丙聚乙烯)、橡胶或石蜡等材料。

常压环境下，密闭囊体303在未使用状态时不会向封闭腔100内释放示踪气体。当电池模组需要进行气密性检测时，才通过加热的方式破坏密闭囊体303的结构完整性，以使其向封闭腔100内释放示踪气体。如果在电池模组进入气密性检测工序之前，已经向封闭腔100内释放示踪气体，那么当完成加工制造的电池模组的气密性不符合要求，同时由于加工制造的电池模组数量较大，需要静置较长时间才进行气密性检测，但由于在静置足够长时间后，封闭腔100内的示踪气体可能全部逃逸到外部环境而导致出现电池模组被认为气密性良好的错误检测的情况。而本实施例的电池模组，只有当需要对电池模组进行气密性检测时，才对密闭囊体303加热而破坏其结构完整性，以释放示踪气体，从而能够避免发生上述的错误检测情况，提高电池模组检测精度。

可选地，密闭囊体303连接固定于本体101或盖体102。密闭囊体303的外壁与本体101或盖体102的表面之间直接贴合或者通过导热体相连接，从而彼此之间保持良好的导热状态。当在本体101或者盖体102的另一侧对本体101或者盖体102上与密闭囊体303相对应的部位加热时，热量能够通过本体101或者盖体102传递至密闭囊体303，以使密闭囊体303逐渐达到熔点而发生熔解破损。在一个示例中，导热体包括导热胶。密闭囊体303通过导热胶与本体101或者盖体102粘接连接。

可选地，在盖体102和本体101上均设置密闭囊体303。密闭囊体303的数量为两个以上，从而当两个以上的密闭囊体303中的某一个密闭囊体303失效时，其它密闭囊体303正常工作以释放示踪气体，保证电池模组能够正常进行气密性检测工作。

本实施例的密闭囊体303的壁厚为二十微米至一百微米。密闭囊体303的囊壁越厚，越不容易在运输或者安装过程中发生物理破损而导致密闭囊体303密封失效，易于保证密闭囊体303的结构完整性，避免示踪气体提前被释放。密闭囊体303的囊壁越薄，受热时越容易在较短的时间内发生熔解破损，能够提高检测效率。

密闭囊体303可以通过粘接件或卡接件等连接部件50与本体101或盖体102连接固定，连接过程简单易操作，连接可靠。在一个示例中，粘接件包括粘接胶、绝缘胶带或双面胶带。卡接件包括卡扣或卡簧。

本实施例的示踪气体包括氨气、氦气和氢气中的至少一种。在电池模组加工制造和气密性检测过程中，根据实际应用要求或者检测仪器的配备情况来灵活选择示踪气体的类型。

电池模组加工制造过程中，先将密闭囊体303连接固定于本体101和/或盖体102上，然后将本体101和盖体102密封连接，以将密闭囊体303预先封装在壳体10内。电池模组气密性检测过程中，在壳体10的外部，使用加热装置对本体101或盖体102与密闭囊体303安装位置相对应的部位进行加热，并持续预定时长。密闭囊体303受热后发生熔解，以向封闭腔100内释放示踪气体。

本实施例中，将完成加工制造的电池模组静置于常压环境下，通过对设置于封闭腔100内的密闭囊体303进行加热以破坏其结构完整性的方式来向封闭腔100内释放示踪气体。相对于从电池模组外部对电池模组采用加压方式将示踪气体注入封闭腔100的方式，本实施例的示踪气体生成方式不会对电池模组的结构施加不良压应力而导致电池模组结构发生变形，同时不需要加压设备或者抽真空设备辅助，降低检测工作难度和成本，提高检测效率，有效保证检测精度达到10^-4至10^-5mbar·l/s级。

实施例三：

本发明实施例提供一种电池模组气密性检测方法。图4示意性地显示了电池模组与气密性检测设备配合使用状态。如图4所示，气密性检测设备包括密闭箱体60和气体质谱仪70。本实施例的电池模组气密性检测方法能够在常压环境下对电池模组进行气密性检测，不需要抽真空设备或者加压设备，方法简单易操作，降低气密性检测工作的难度和成本。

图5示意性地显示了本实施例的电池模组气密性检测方法流程。如图5所示，本实施例的电池模组气密性检测方法包括以下步骤：

步骤s100，提供常压气体发生装置30设置于电池模组的壳体10围合形成的封闭腔100中；

步骤s110，使常压气体发生装置30在常压环境下向封闭腔100释放示踪气体；

步骤s120，将电池模组静置于密闭箱体60内并持续预定时间；

步骤s130，使用气体质谱仪70采集密闭箱体60内示踪气体的浓度值；

步骤s140，根据浓度值，计算电池模组的泄漏率。

本实施例的电池模组包括具有封闭腔100的壳体10以及设置于壳体10朝向封闭腔100的表面上的常压气体发生装置30。电池模组在常压环境下放置一定时间后，常压气体发生装置30能够向封闭腔100内释放满足用量要求的示踪气体。

可选择地，常压气体发生装置30为实施例一所描述的常压气体发生装置30。常压气体发生装置30包括透气外壳301以及设置于透气外壳301内的含铵离子的具有热分解性的铵盐颗粒。步骤s100包括：将电池模组静置于预定温度环境中并持续预定时长，以使铵盐颗粒在预定温度下分解释放氨气以作为示踪气体。然后再将电池模组放置于密闭箱体60内，再使用氨气质谱仪检测密闭箱体60内的氨气浓度值，以判断电池模组的壳体10气密性是否满足使用要求。

可选择地，常压气体发生装置30为实施例二所描述的常压气体发生装置30。常压气体发生装置30包括密闭囊体303以及填充于密闭囊体303内的示踪气体。步骤s100包括：在电池模组的外部对电池模组上与密闭囊体303相对应的部位加热预定时长，以使密闭囊体303受热熔化破损，释放示踪气体。本实施例的密闭囊体303内填充的示踪气体为氨气、氮气和氢气中的至少一种。然后再将电池模组放置于密闭箱体60内，使用气体质谱仪70检测密闭箱体60内的示踪气体的浓度值，以判断电池模组的壳体10气密性是否满足使用要求。。

本实施例的电池模组气密性检测方法中，密闭箱体60内部为常压环境，不需要加压设备或者减压设备来改变密闭箱体60内的压力，降低设备要求。常压气体发生装置30在释放示踪气体的过程中，会使封闭腔100的压力增大，使封闭腔100的压力大于密闭箱体60内的压力。当本体101和盖体102之间连接存在气隙而导致密封失效时，示踪气体会通过该气隙从电池模组的壳体10内逃逸到密闭箱体60内。然后使用气体质谱仪70检测密闭箱体60内的示踪气体的浓度值，并根据示踪气体的浓度值计算电池模组的泄漏率。

本实施例的电池模组气密性检测方法中，依据泄露率计算公式计算泄露率，泄露率计算公式(1)如下：

其中，

c-浓度；

q-泄漏量，常见单位cc/s，mbar·l/s；

t-测试累积时间，单位s；

vnet-外部累积腔体容积，单位l；

ctracer-检测用示踪气体的浓度比值。

相对于预先从电池模组外部对电池模组采用加压方式将示踪气体压注入封闭腔100，然后再使用示踪气体检测法进行气密性检测的方式，或者，在电池模组外部抽真空减压以检测电池模组的压力变化进行气密性检测的方式，本实施例的电池模组气密性检测方法中，电池模组始终处于常压环境，因此电池模组不会承受不良压应力而导致自身结构发生变形。

本实施例的电池模组气密性检测方法，能够在常压环境下对电池模组进行气密性检测。本实施例的电池模组气密性检测方法，不需要预先采用加压方式向电池模组的封闭腔100内注入示踪气体或者在电池模组外部抽真空制造低压环境，而是能够将电池模组直接放置于密闭箱体60内进行气密性检测，从而减少气密性检测工序，减少相关设备投入，降低气密性检测工作难度和成本，气密性检测工作效率高。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。