一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法

技术领域

本发明涉及铝塑膜检测技术领域，尤其涉及一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法。

背景技术

随着这两年电动汽车行业的快速发展，对锂离子电池，特别是动力锂离子电池的品质要求有了显著提高，行业内对锂电制程水分控制水平提出了更加严格的要求。锂离子电池内部是一个较为复杂的化学体系，这些化学体系的反应过程及结果都与水分密切相关。若水分控制出现失控或粗化，则导致锂离子电池内水分超标，进一步导致锂盐电解质发生分解，从而对正负极材料的成膜性和稳定性产生恶劣影响，最终导致锂离子电池的电化学特性恶化，诸如产品容量、内阻、特性都会产生较为明显的恶化。而现有的各个铝塑膜生产厂家采用的检测方法不统一，故无法直接根据出厂规格判断铝塑膜水汽阻隔性的好坏，且现有的检测技术中仅单纯检测铝塑膜材质本身，未系统化、合理化、标准化地模拟铝塑膜的实际应用环境，尤其是现有的检测技术不能很好的模拟真实的使用环境，因此检测的结果总是存在偏差，与实际应用过程中相差较大。专利号为CN202011232101.3、名称为锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜透湿率检测方法的专利中公开了锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜透湿率检测方法，但该方法仅对薄膜的材质本身进行测试，不能充分模拟铝塑膜热封等真实操作工艺，且仍存在透湿率测试结果不能数据化、标准化的缺陷。因此，铝塑膜检测技术领域仍需建立一套系统化、数据化、结果准确化的铝塑膜水汽阻隔性的检测方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的铝塑膜水汽阻隔性的检测环境与真实的使用环境存在偏差、检测结果存在偏差、检测技术中未实现系统化、合理化、标准化等缺陷，提供了新的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，包括以下步骤：

S1：制样：取待测试的铝塑膜样品，将其裁切成标准矩形的铝塑膜片；

S2：热封：将所述铝塑膜片沿着短边进行对折，形成矩形的双层铝塑膜片，采用热封设备将一条短边、一条长边进行热封，所述热封的温度为160℃～220℃，热封外压为0.2MPa～0.6MPa，热封时间为3S～6S，热封宽度为1mm～9mm，最后制得具有一端开口的铝塑膜注液袋；

S3：配制电解液：取碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯，按照摩尔比1:1:1进行混合，制得电解液；

S4：注入电解液、封边：将所述铝塑膜注液袋和所述电解液置于手套箱中，将所述电解液注入所述铝塑膜注液袋中，设定每个铝塑膜注液袋中注入3ml～10ml所述电解液，注射完成后，在所述手套箱内对所述铝塑膜注液袋的短边进行热封，将所述电解液封于所述铝塑膜注液袋内，所述热封的温度为160℃～220℃，热封外压为0.2MPa～0.6MPa，热封时间为3S～6S，热封宽度为1mm～9mm，最后制得密封的铝塑膜注液袋；

S5：记录本底位：按照步骤S1～S4继续制备若干个密封的铝塑膜注液袋，将所述密封的铝塑膜注液袋放在所述手套箱内静置，然后随机选取一个密封的铝塑膜注液袋，并在手套箱内进行破袋处理，回收其中的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，设定所测得的水分含量数值为本底位；

S6：耐湿热性测试：将步骤S5中余留的密封的铝塑膜注液袋置于耐湿热性试验箱中，设定温度为58℃～87℃、湿度为60％～95％，采用阶梯式周期监测，共经历5个周期，每个周期结束时立即取出3～4个铝塑膜注液袋，放入所述手套箱中；

S7：记录各周期的数据：将所述手套箱中的铝塑膜注液袋进行破袋处理，并分别回收相应的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，记录运行各周期后相应电解液的水分含量数值，每个周期获取3～4个水分含量数值；

S8：测试误差分析：将步骤S7中测得的水分含量数值与本底位数值进行比较分析，对各周期获得的水分含量数值进行坏点过滤，对坏点过滤后的水分含量数值进行归一化处理。

在上述步骤S1中，制备标准尺寸的铝塑膜片，可选择制成60mm*100mm的规格，有利于后续进行标准化的操作及测试比对。

在上述步骤S2中，将铝塑膜片对折，只需进行2条边的热封，并严格控制热封的温度、压力、宽度，每次操作时最大程度地保持参数一致，更加标准化、系统化，使最终的测试结果准确度、可信度更高。

在上述步骤S3中，测试中采用的电解液，最大程度上与实际应用时锂电池内的电解液保持一致，真实模拟铝塑膜的实际应用环境。

在上述步骤S4中，在手套箱中进行注射电解液、最后的热封工序，能够确保电解液中不再掺入多余的水汽及其他杂质，更进一步地能确保热封工序的顺利进行。

在上述步骤S5中，采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，能最准确的测得本底位，提高最终测试比对结果的准确性。

在上述步骤S6中，当每个时间周期到时，从耐湿热性试验箱中将铝塑膜样袋取出，应迅速将其转移入手套箱内，并尽快完成测试，把环境影响降到最低。

在上述步骤S7中，记录各个周期点的铝塑膜注液袋中相应的电解液的水分含量，且每个周期点获取3～4个水分含量数值，以便于后续准确地计算水汽阻隔性能。步骤S7的操作过程在手套箱中进行，能把环境中水汽的影响降到最低，从而最大程度降低检测的误差。

在上述步骤S8中，通过比较分析、坏点过滤，保留准确的数据，确保最终结果的准确性、严谨性。

本发明能有效的检测出不同厂家来源的铝塑膜封装后的水汽阻隔性差异，上述步骤S1～S8的整个过程对测试环境、样品规格、热封工艺等进行了严格要求，所检测出的结果误差小，准确度高，对锂电池耐水汽性能研究有巨大的参考价值。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述耐湿热性试验箱的温度为60±2℃、湿度为60％。

耐湿热性试验箱的参数控制在上述范围内，能更真实的模拟普遍的锂电池运行环境。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述耐湿热性试验箱的温度为60±2℃、湿度为95％。

耐湿热性试验箱的参数控制在上述范围内，能更真实的模拟锂电池在95％湿度下的运行状态。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述耐湿热性试验箱的温度为85±2℃、湿度为85％。

耐湿热性试验箱的参数控制在上述范围内，能更真实的模拟锂电池的高温高湿的运行环境。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，在所述步骤S2、步骤S4的热封过程时，采用黄铜或碳钢或不锈钢或镍合金材质的封头。

黄铜材质的封头具有足够的硬度且有良好的导热性能，能使热封的铝塑膜厚度均匀一致，保证其热封效果。碳钢或不锈钢或镍合金材质的封头具有良好的强度及导热性。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述热封的设备为双面半U型热封机或垂直式热封机或水平式热封机。

上述几种热封机比较常见，操作简单，体积小，便于检测样品的制作，可采用常规的深圳科晶热封机MSK-140、深圳科晶热封机MSK-140L、广州标际电子热封试验仪GBB-A1、鹏翔运达热封机、维萨娜热封机。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述手套箱为高纯氮气氛围，且氧气含量和水分含量均小于1ppm。

在整个的操作过程中，操作者必须严格保持检测环境中的水汽含量，最大程度减少环境氛围对检测结果的影响，保证检测结果的可靠性。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述热封采用硬封工艺。

硬封工艺相比较于软封工艺导热效率高，没有热量衰减，热封厚度更均匀。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，在所述步骤S6中，阶梯式周期监测的5个周期分别为第1周、第3周、第6周、第10周、第15周。

采用阶梯方式观察比较每个周期的电解液的水汽增加量，并进行记录，从更多的方面综合评估铝塑膜。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，每1L所述电解液中还包括1mol的六氟磷酸锂或六氟合砷(V)酸锂或四氟硼酸锂或LiOSO

上述电解质为市场上常规使用的大部分类型，从而能有效评价各种类型电解质对铝塑膜水汽阻隔性的影响差异。

作为优选，上述所述的一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，所述碳酸乙烯酯、所述碳酸二乙酯、所述碳酸二甲酯均采用分析纯AR试剂。

上述分析纯试剂的纯度最高，水分含量少，从而进一步减小测量误差。

与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点：

(1)本发明将铝塑膜热封成密封的铝塑膜注液袋，能真实模拟铝塑膜的热封工艺，将热封工艺的因素也纳入到铝塑膜的水汽阻隔性的评估中，而非仅对材料本身的水汽阻隔性检测，克服了现有的检测方法的缺陷，从而评估的结果更加综合、真实、可靠；

(2)本发明的热封工艺、破袋处理操作均在手套箱中进行，采用纯氮气氛围的操作环境，对测试环境进行了严格要求，最大程度防止大气中的水汽干扰测试结果；

(3)本发明将铝塑膜长时间浸入电解液的工作环境，进行5个长周期的监测，最长达到15周，并最终将测试结果数据化，从而直观地对铝塑膜的水汽阻隔性进行评估。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：

实施例1

一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，包括以下步骤：

S1：制样：取待测试的铝塑膜样品，将其裁切成标准矩形的铝塑膜片；

S2：热封：将所述铝塑膜片沿着短边进行对折，形成矩形的双层铝塑膜片，采用热封设备将一条短边、一条长边进行热封，所述热封的温度为160℃℃，热封外压为0.2MPa，热封时间为3S，热封宽度为1mm，最后制得具有一端开口的铝塑膜注液袋；

S3：配制电解液：取碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯，按照摩尔比1:1:1进行混合，制得电解液；

S4：注入电解液、封边：将所述铝塑膜注液袋和所述电解液置于手套箱中，将所述电解液注入所述铝塑膜注液袋中，设定每个铝塑膜注液袋中注入3ml所述电解液，注射完成后，在所述手套箱内对所述铝塑膜注液袋的短边进行热封，将所述电解液封于所述铝塑膜注液袋内，所述热封的温度为160℃，热封外压为0.2MPa，热封时间为3S，热封宽度为1mm，最后制得密封的铝塑膜注液袋；

S5：记录本底位：按照步骤S1～S4继续制备若干个密封的铝塑膜注液袋，将所述密封的铝塑膜注液袋放在所述手套箱内静置，然后随机选取一个密封的铝塑膜注液袋，并在手套箱内进行破袋处理，回收其中的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，设定所测得的水分含量数值为本底位；

S6：耐湿热性测试：将步骤S5中余留的密封的铝塑膜注液袋置于耐湿热性试验箱中，采用阶梯式周期监测，共经历5个周期，每个周期结束时立即取出3个铝塑膜注液袋，放入所述手套箱中；

S7：记录各周期的数据：将所述手套箱中的铝塑膜注液袋进行破袋处理，并分别回收相应的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，记录运行各周期后相应电解液的水分含量数值，每个周期获取3个水分含量数值；

S8：测试误差分析：将步骤S7中测得的水分含量数值与本底位数值进行比较分析，对各周期获得的水分含量数值进行坏点过滤，对坏点过滤后的水分含量数值进行归一化处理。

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为58℃、湿度为60％。

作为优选，在所述步骤S2、步骤S4的热封过程时，采用黄铜或碳钢或不锈钢或镍合金材质的封头。

作为优选，所述热封的设备为双面半U型热封机或垂直式热封机或水平式热封机。

作为优选，所述手套箱为高纯氮气氛围，且氧气含量和水分含量均小于1ppm。

作为优选，所述热封采用硬封工艺。

作为优选，在所述步骤S6中，阶梯式周期监测的5个周期分别为第1周、第3周、第6周、第10周、第15周。

作为优选，每1L所述电解液中还包括1mol的六氟磷酸锂或六氟合砷(V)酸锂或四氟硼酸锂或LiOSO

作为优选，所述碳酸乙烯酯、所述碳酸二乙酯、所述碳酸二甲酯均采用分析纯AR试剂。

实施例2

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为58℃、湿度为95％。

本实施例中的其它实施方式同实施例1。

实施例3

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为83℃、湿度为85％。

本实施例中的其它实施方式同实施例1。

实施例4

一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，包括以下步骤：

S1：制样：取待测试的铝塑膜样品，将其裁切成标准矩形的铝塑膜片；

S2：热封：将所述铝塑膜片沿着短边进行对折，形成矩形的双层铝塑膜片，采用热封设备将一条短边、一条长边进行热封，所述热封的温度为220℃，热封外压为0.6MPa，热封时间为6S，热封宽度为9mm，最后制得具有一端开口的铝塑膜注液袋；

S3：配制电解液：取碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯，按照摩尔比1:1:1进行混合，制得电解液；

S4：注入电解液、封边：将所述铝塑膜注液袋和所述电解液置于手套箱中，将所述电解液注入所述铝塑膜注液袋中，设定每个铝塑膜注液袋中注入10ml所述电解液，注射完成后，在所述手套箱内对所述铝塑膜注液袋的短边进行热封，将所述电解液封于所述铝塑膜注液袋内，所述热封的温度为220℃，热封外压为0.6MPa，热封时间为6S，热封宽度为9mm，最后制得密封的铝塑膜注液袋；

S5：记录本底位：按照步骤S1～S4继续制备若干个密封的铝塑膜注液袋，将所述密封的铝塑膜注液袋放在所述手套箱内静置，然后随机选取一个密封的铝塑膜注液袋，并在手套箱内进行破袋处理，回收其中的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，设定所测得的水分含量数值为本底位；

S6：耐湿热性测试：将步骤S5中余留的密封的铝塑膜注液袋置于耐湿热性试验箱中，采用阶梯式周期监测，共经历5个周期，每个周期结束时立即取出4个铝塑膜注液袋，放入所述手套箱中；

S7：记录各周期的数据：将所述手套箱中的铝塑膜注液袋进行破袋处理，并分别回收相应的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，记录运行各周期后相应电解液的水分含量数值，每个周期获取4个水分含量数值；

S8：测试误差分析：将步骤S7中测得的水分含量数值与本底位数值进行比较分析，对各周期获得的水分含量数值进行坏点过滤，对坏点过滤后的水分含量数值进行归一化处理。

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为62℃、湿度为60％。

作为优选，在所述步骤S2、步骤S4的热封过程时，采用黄铜或碳钢或不锈钢或镍合金材质的封头。

作为优选，所述热封的设备为双面半U型热封机或垂直式热封机或水平式热封机。

作为优选，所述手套箱为高纯氮气氛围，且氧气含量和水分含量均小于1ppm。

作为优选，所述热封采用硬封工艺。

作为优选，在所述步骤S6中，阶梯式周期监测的5个周期分别为第1周、第3周、第6周、第10周、第15周。

作为优选，每1L所述电解液中还包括1mol的六氟磷酸锂或六氟合砷(V)酸锂或四氟硼酸锂或LiOSO

作为优选，所述碳酸乙烯酯、所述碳酸二乙酯、所述碳酸二甲酯均采用分析纯AR试剂。

实施例5

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为62℃、湿度为95％。

本实施例中的其它实施方式同实施例4。

实施例6

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为87℃、湿度为85％。

本实施例中的其它实施方式同实施例4。

实施例7

一种铝塑膜水汽阻隔性的检测方法，包括以下步骤：

S1：制样：取待测试的铝塑膜样品，将其裁切成标准矩形的铝塑膜片；

S2：热封：将所述铝塑膜片沿着短边进行对折，形成矩形的双层铝塑膜片，采用热封设备将一条短边、一条长边进行热封，所述热封的温度为200℃，热封外压为0.4MPa，热封时间为4S，热封宽度为6mm，最后制得具有一端开口的铝塑膜注液袋；

S3：配制电解液：取碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯，按照摩尔比1:1:1进行混合，制得电解液；

S4：注入电解液、封边：将所述铝塑膜注液袋和所述电解液置于手套箱中，将所述电解液注入所述铝塑膜注液袋中，设定每个铝塑膜注液袋中注入6ml所述电解液，注射完成后，在所述手套箱内对所述铝塑膜注液袋的短边进行热封，将所述电解液封于所述铝塑膜注液袋内，所述热封的温度为200℃，热封外压为0.4MPa，热封时间为4S，热封宽度为6mm，最后制得密封的铝塑膜注液袋；

S5：记录本底位：按照步骤S1～S4继续制备若干个密封的铝塑膜注液袋，将所述密封的铝塑膜注液袋放在所述手套箱内静置，然后随机选取一个密封的铝塑膜注液袋，并在手套箱内进行破袋处理，回收其中的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，设定所测得的水分含量数值为本底位；

S6：耐湿热性测试：将步骤S5中余留的密封的铝塑膜注液袋置于耐湿热性试验箱中，采用阶梯式周期监测，共经历5个周期，每个周期结束时立即取出3个铝塑膜注液袋，放入所述手套箱中；

S7：记录各周期的数据：将所述手套箱中的铝塑膜注液袋进行破袋处理，并分别回收相应的电解液，再采用卡尔费休式水分测试仪对回收的电解液进行水分测试，记录运行各周期后相应电解液的水分含量数值，每个周期获取3个水分含量数值；

S8：测试误差分析：将步骤S7中测得的水分含量数值与本底位数值进行比较分析，对各周期获得的水分含量数值进行坏点过滤，对坏点过滤后的水分含量数值进行归一化处理。

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为60℃、湿度为95％。

作为优选，在所述步骤S2、步骤S4的热封过程时，采用黄铜或碳钢或不锈钢或镍合金材质的封头。

作为优选，所述热封的设备为双面半U型热封机或垂直式热封机或水平式热封机。

作为优选，所述手套箱为高纯氮气氛围，且氧气含量和水分含量均小于1ppm。

作为优选，所述热封采用硬封工艺。

作为优选，在所述步骤S6中，阶梯式周期监测的5个周期分别为第1周、第3周、第6周、第10周、第15周。

作为优选，每1L所述电解液中还包括1mol的六氟磷酸锂或六氟合砷(V)酸锂或四氟硼酸锂或LiOSO

作为优选，所述碳酸乙烯酯、所述碳酸二乙酯、所述碳酸二甲酯均采用分析纯AR试剂。

实施例8

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为60℃、湿度为60％。

本实施例中的其它实施方式同实施例7。

实施例9

作为优选，所述耐湿热性试验箱的温度为85℃、湿度为85％。

本实施例中的其它实施方式同实施例7。

实施例10

取现有市场上三款水汽阻隔性能相近的铝塑膜，试样1为浙江道明光电科技有限公司(DM)厂家生产的铝塑膜，试样2为大日本印刷株式会社(DNP)厂家生产的铝塑膜，试样3为昭和电工株式会社(SDK)厂家生产的铝塑膜，由于上述3个厂家分别采用不同的方法进行水汽阻隔性的表征，且根据3个厂家的描述和现有的检测方法，故无法甄别水汽阻隔性能的优劣。将上述三款试样采用本发明实施例7的检测方法，进行为期15周的测试，本发明最终检测得到的三款试样的水汽阻隔性能结果参见表1：

表1

经过本发明的检测，最终的结果显示试样2的水汽阻隔性能优于另外2款试样，且检测结果直观、准确度高。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。