专利名称：用于电化学元件的漏泄检验的方法
技术领域：
本发明的主题涉及一种用于电化学元件的漏泄检验的方法，该电化学元件具有由金属板或金属/塑料复合板构成的薄柔性外壳。
背景技术：
便携式装置如个人数字助理、管理器、膝上型电脑或蜂窝电话都需要可再充电的能量存储件，其具有很大的体积能量密度和重量能量密度。应用于这些能量存储件的电化学元件的外壳的尺寸和重量对这些元件的能量密度具有很大的影响。因此，采用重量轻且非常柔韧的金属/塑料复合板而不是传统的较重且坚固的杯壳来作为这些电化学元件的外壳材料，这些杯壳通常由镀镍的不锈钢或铝制成。尤其可使用铝/塑料复合板。为了使这种柔性复合板紧密地贴在内部电池部件上，必须形成真空包装，即在最后封住复合板之前应施加预定的下降压力，然后才通过密封工艺将封住了电池部件的复合板以气密方式封装起来。然后在正常压力条件下(1000毫巴)将金属/塑料复合板紧压在内部电池部件上。电池中的内部压力和外部压力之间的差异越大，形成外壳材料的复合板贴在电池内部上的接触压力就越大。如果电池的内部压力等于或大于外部压力，就会导致金属/塑料复合板产生振动或甚至发生膨胀。
在生产电池之前、之中或之后会产生不同的问题。例如，复合板中所存在的小孔会产生漏泄。在成形工艺之后气体可能无法令人满意地从电池中排出，或者在最后的密封工艺期间因密封不良而可能产生漏泄。密封层的缺陷也可能导致漏泄，或者因产品故障如内部漏泄或短路所引起的在电池中形成气体也可能导致漏泄。
用于检测处于软包装或薄壁柔性外壳中的电池的这些问题和漏泄的已知方法是耗时的且成本高的。
例如，为了检验这些故障已经进行了许多尝试，例如通过在预定储存时间之后在升高的温度下对电池进行再称重。然而，在这种情况下只可能对样品进行检查，这是因为该方法会使电池受到不可恢复的损坏。
其它方法包括甚至在将热成型的金属/塑料复合板用作外壳部件之前就使用光或光传感器来检查其中的故障点或孔。然而，该方法仅能发现直径至少为10微米的非常大的孔。通过这种方式无法检查到在形成电池的后期中所产生的孔或排气。此外，可以通过质谱仪来检测气态挥发性电解质成分。然而这也非常复杂，并能只能对样品进行检查。为了检查金属/塑料复合板是否合适及是否形成了密封所进行的人工视觉检查同样是复杂且不充分的，这是因为无法检查出外壳材料或密封层中的孔。为了检查金属/塑料复合板是否合适及是否形成了密封所进行的自动视觉检查、如通过图像处理系统所进行的检查在可靠性方面是不可行的，这是因为铝复合板的反光性非常强，因此只能鉴定膨胀了很大的电池。此外，这种检查无法检查到软包装或密封层中的孔。
作为示例，在文献JP 11307136A1中公开了一种装置，其可通过压差测量来对焊接的电池外壳进行漏泄检验，而文献JP 9115555介绍了一种通过计算压力变化来对电池进行漏泄检验的方法和装置。
发明内容
本发明的目的是以简单且快速的方式来进行电化学元件的漏泄检验，该电化学元件具有由金属板或金属/塑料复合板构成的薄柔性外壳，该检验覆盖了漏泄、不充分的排气和之后的气体形成。该方法可结合到电池的生产工艺中，而不需要为此目的而增加任何额外的复杂工序。
根据本发明，这一目的通过由下述内容所提及的那类方法来实现。在下述内容中还指出了该方法的有利改进。
根据本发明，例如将一个或多个电池插入到容器中的软包装的托盘内，容器处于真空下的稳定状态，而且作为选择，其可在增大的压力下也是稳定的。在容器内设有用于确定电池高度的测量系统。例如可采用挡光板、激光反射器、压力开关以及电感式或电容式高度测量传感器来测量电池的高度。
在对软包装进行了真空密封之后，可在容器中在激励电解质之后和在成形之前或成形之后立即测量电池。在这种情况下可采用两种工艺，在下文中将参照完全成形且之后已排出气体的电池来说明这两种工艺。
在第一实施例中，电池在成形、排气和真空密封之后立即进行检测。在这种情况下，电池在容器的软包装内承受到处于1到10巴(绝对压力)范围内的增大压力并持续一段较短的时间。在这一时间段中，空气通过任何可能存在的孔而被压入软包装内。之后立即施加预定的较低压力(真空度下降到绝对压力500毫巴)。在整个时间周期内通过例如上述中的一种方法来对电池的高度进行测量，并记录变化。在这种情况下，尤其可采用非接触式测量方法来进行高度测量。
在另一改进形式中，电池是在成形、真空密封和一段较长储存时间之后进行检测。在这种情况下，测量以与第一实施例中相同的方式来进行，然而可以省略使电池承受增大压力的步骤，这是因为由于长时间存储的原因，空气已经可能通过电池外壳中所存在的任意孔而扩散到电池内。
如果电池在施加真空时不会产生膨胀(内部压力＜外部压力)，那么不用测量高度差，也就是说电池被正确地密封，并且如上所述，电池含有在真空密封过程中所产生的降低的压力。
如果电池在施加真空时产生膨胀(内部压力＞外部压力)，那么高度测量会表示出一种变化，即电池厚度的增加。这可能是由于气体在真空密封过程中没有从电池中充分地排出，使得在电池中不存在最适宜的真空，或者例如由于漏泄或电化学分解的原因而使电池在真空密封过程之后形成了气态沉积产物，这样，电池中的真空已经被至少部分消耗了。另一可能性是用作电池部件的包装材料的复合板由于存在孔或加工不良的原因而存在漏泄，结果是真空因空气流入而被逐渐地消耗或消失。另外一种可能性是密封材料存在缺陷或者未正确地进行密封工艺，使得真空因空气流入而被逐渐地消耗或消失。
图1示意性地显示了一种用于执行本发明方法的装置。
具体实施例方式
将软包装中的电池5设置在压力容器4中。压力容器一方面设有压缩空气接头1、真空接头2以及适当的阀3。此外，容器4还设有压力指示器6(压力计)以及用于测量电池高度的系统7。
权利要求
1.一种用于电化学元件的漏泄检测的方法，所述电化学元件具有由金属板或金属/塑料复合板构成的薄柔性外壳，其中，在所述电化学元件装配之后，并且如有需要在于密闭容器中成形之后，使所述电化学元件承受增大的压力，然后承受下降的压力，并且测量发生在厚度上的任何变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增大的压力处于1到10巴(绝对压力)之间，最好在4到8巴(绝对压力)之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下降的压力处于0到500毫巴(绝对压力)之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厚度上的变化通过非接触式测量方法来测量。
5.一种用于电化学元件的漏泄检测的方法，所述电化学元件具有由金属板或金属/塑料复合板构成的薄柔性外壳，其中，在所述电化学元件于密闭容器中装配、成形和存储之后，使所述电化学元件承受下降的压力，并且测量发生在厚度上的任何变化。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述下降的压力处于0到500毫巴(绝对压力)之间。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述厚度上的变化通过非接触式测量方法来测量。
全文摘要
一种用于电化学元件的漏泄检测的方法，该电化学元件具有由金属板或金属/塑料复合板构成的薄柔性外壳，在该方法中，在电化学元件装配之后，并且如有需要在于密闭容器中成形之后，使电化学元件承受增大的压力，然后承受下降的压力，并且测量发生在厚度上的任何变化。或者，在电化学元件于密闭容器中装配、成形和存储之后，使电化学元件承受下降的压力，并且测量发生在厚度上的任何变化。
文档编号H01M10/48GK1517689SQ200310120710
公开日2004年8月4日 申请日期2003年11月28日 优先权日2003年1月13日
发明者P·豪格, P·比尔克, R·哈尔德, K·霍尔, D·伊利克, , P 豪格 申请人:瓦尔达微电池有限责任公司