電池氣密性檢漏,PACK電池氣密性檢漏技術研究解析-希立儀器

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電池氣密性檢漏摘要:介紹了鋰離子電池氣密性檢漏的重要性、泄漏原理和檢漏方法,對氣密性檢測技術在鋰電池氣密性測漏行業(yè)中的應用進行了分析,最后指出了在生產中確保檢測效果需要注意的問題和關注的重點。


一、鋰離子電池氣密性檢漏方法介紹

電池氣密性檢漏,在電池行業(yè)的泄漏問題危害巨大,在鋰離子電池行業(yè),電池密封不良會導致電池性能嚴重下降、電解液滲漏、電池鼓脹甚至爆炸等嚴重后果,致使產品信譽嚴重受損,當今社會越來越重視產品的安全性,因此,鋰離子電池密封性的優(yōu)劣至關重要。非常有必要進行電池氣密性檢漏,如下圖所示

電池氣密性檢漏設備


電池氣密性檢漏儀,目前市場上的鋰離子電池根據殼體的不同,主要分為塑料殼體鋰離子電池、金屬殼體鋰離子電池和鋁塑膜軟包裝鋰離子電池三種,前期鋰離子電池行業(yè)多采用正壓氣泡檢漏法,該種檢測方法容易導致電池殼體發(fā)生難以恢復的形變,尤其對于金屬殼體和鋁塑膜軟包裝鋰離子并不適用,再加上檢測效率和準確率低下,因此盡快探尋一種合適的檢漏方法迫在眉睫。


當前鋰離子電池檢漏方式主要有以下幾種:水檢目視檢漏、氦質譜檢漏、直壓檢漏、流量檢漏、差壓檢漏等。由于氣體之間的作用力以排斥力為主,從泄漏機理上來講,電池氣密性檢漏技術是完全可行的,市場上檢漏設備總體分為三類:正壓氣密檢漏儀、負壓檢漏儀。氦質譜檢漏儀精度高,在密封性要求嚴格的產品應用甚廣,但是對檢測管路的密封性和工裝夾具也要求極高,需要頻繁維護,其高額的檢測成本也讓很多行業(yè)望而卻步,因此,需要通過反復實踐尋找一種經濟可行的檢測方式,并確保檢測效果能完全滿足生產需要。因而以空氣為檢測介質的檢漏設備應運而生,俗稱氣密性檢漏設備。


二、電池氣密性檢漏技術概述

想要獲得最有效的檢漏方法首先要了解泄漏產生的原因。泄漏是由產品自身存在漏孔導致的,分為物理漏孔和分子漏孔兩大類,物理漏孔指裂紋或氣泡,分子漏孔指由于分子間存在間隙所造成的泄漏,根據漏孔的種類,泄漏可以分為以下兩種:一種是由于工件殼體有貫穿的裂紋或微小的孔,流體在容器內外壓力差的作用下,向外泄漏,此種泄漏是多數產品的主要泄漏源;一種是由于被測工件有較多不貫穿的裂紋和氣泡,同時材料的存放氣性能差,造成檢漏時抽不到要求的低真空度或加壓后壓力下降過快、水檢時無氣泡等。鋰離子電池內部電芯即可判定產品密封性能是否達標??刹捎谜龎簹饷苄詸z測設備進行測試。


三、負壓電池氣密檢漏技術在鋰電行業(yè)中的應用

目前,市場上鋰電行業(yè)采用的檢漏方式有很多種,其中負壓氣密檢漏技術檢測后被檢產品殼體無形變、對檢測氣路密封性能要求低、維護簡單、技術是由多達上百層的正負極片疊放在一起構成的,結構致密,因此檢漏時第二種泄漏所產生的泄漏量也必須重視。檢漏時,這兩種泄漏所產生的泄漏量之和是否滿足標準即為氣密性檢漏結果,實現電池防水測試

影響泄漏的因素很多,包括壓力、溫度、沖擊振動、化學腐蝕和臟堵等等。其中,檢測壓力、漏率、內容積和節(jié)拍稱為檢漏四要素。檢測壓力是指被測物所承受的差力壓。

其中,Q表示漏率,單位ml/min;VW表示內容積,單位ml;ΔP表示檢測壓力,單位Pa;t表示檢測時間,單位s。

其中溫度對差壓的影響較大,

其中,ΔPt表示差壓,單位Pa;t表示室溫,單位℃;Δt表示內溫變化,單位℃;P表示檢測壓力,單位kPa。

根據經驗,通常情況下溫度T上升10℃,泄漏量增加3~5%,但是從公式可以看出,對于負壓檢漏方式,溫度對的影響相對要小的多。而希立工業(yè)級氣密性檢測設備內置溫度補嘗系統(tǒng),有效避免了溫度變開帶來的影響

“壓力衰減法”是現在世界上最先進的測漏儀普遍采用的測試方法,按測試壓力分為正壓氣密性檢漏設備和負壓氣密性檢漏設備,負壓檢漏又包括三種測試方式,即收集式、壓降式和差壓式。


生產實踐發(fā)現,負壓氣密檢漏儀在使用中需要從氣路密封性能穩(wěn)定性、真空源穩(wěn)定性、配套夾具易操作性、檢測儀檢測參數的設定等方面進行重點考慮。

檢測過程中,密封嘴和各氣路接口處的密封狀況會對檢測結果產生極大影響,如果檢測設備自身密封效果就很差,檢漏結果將毫無參考意義,同時配套工裝的加工精度也會影響到檢漏系統(tǒng)的氣密性好壞,氣密性檢漏儀要求有專用的配套檢漏工裝。實驗發(fā)現,氣源不穩(wěn)定會導致數據重復性較差,不同壓強下漏孔形變不同,檢測出的被測品泄漏量也不同,建議在氣源輸出端增加穩(wěn)壓閥,在檢測設備氣路入口端增加儲氣罐;此外,檢測儀參數設置對于檢測結果影響巨大,各階段時間參數不同,泄漏量、檢測結果的可靠性、檢測效率等都會相應改變,設置時需要綜合考慮各類因素,進行大量實驗進行參數優(yōu)化,以達到最佳檢測效果。在氣密性檢測中,泄漏判定標準是經驗值,將直接影響檢測結果的可靠性,在實際生產中需要積累大量數據以確定最優(yōu)判定標準。


生產實踐證明采用真壓電池氣密檢漏儀代替鋰電池行業(yè)常用的水檢目視判定的方法,電池殼體不會產生形變,表面不會銹蝕,且能提高生產效率,檢測準確率高,應用方便,直壓式電池氣密檢漏儀在鋰電池行業(yè)具有很高的使用價值。


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