一种锂电池漏点位置检测方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池漏点位置检测方法。

背景技术

锂电池具有能量密度高、循环寿命长、环境适应性强等特点，在储能、电动汽车领域具有广泛的应用，锂电池在存储和充放电使用过程中，存在漏液失效的可能，电池漏液会造成电源系统压差过大，导致系统容量损失，甚至引发起火等安全问题。

现有技术中，在电芯生产过程中，会进行电芯壳体密封性能检测，以避免电芯壳体密封不良而导致电池漏液，在电池使用过程中，一般通过直接目检或气味检测等方法确定电芯是否漏液。但是上述方法仅能够确定电芯漏液，不容易确定电芯的漏点位置，无法根据漏点位置确定漏液原因，进而无法制定有效的改善措施以优化电池设计和生产工艺，无法避免因设计和生产原因导致的电池漏液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池漏点位置检测方法，以解决现有技术中电池漏液检测方法不容易确定电芯漏点位置的技术问题。

为实现上述目的，本发明锂电池漏点位置检测方法的技术方案是：锂电池漏点位置检测方法包括以下步骤：

（1）将漏液电芯中剩余电量放空；

（2）确定漏液电芯的漏点位置，可采用以下其中一种方式：

a．将漏液电芯放置在负压环境中静置设定时间，以观察漏液情况，确定漏点位置；

b．在电芯顶盖上开孔，通过开孔向漏液电芯内部通入设定压力的干燥气体后将漏液电芯放入液体中保压，根据液体中气泡产生的位置，确定漏液电芯上的漏点位置；

c．先将漏液电芯放置在负压环境中静置设定时间，观察漏液情况，然后将漏液电芯取出，在电芯顶盖上开孔，通过开孔向漏液电芯内部通入设定压力的干燥气体后将漏液电芯放入液体中保压，根据液体中气泡产生的位置，确定漏液电芯上的漏点位置；

d．在电芯顶盖上开孔，通过开孔对漏液电芯内部抽真空，在电芯壳体的密封件装配位置以及焊缝位置处滴加渗透液后静置设定时间，然后拆卸电芯顶盖，观察漏液电芯内部渗透液的位置，从而确定漏液电芯上的漏点位置。

本发明的有益效果是：在本发明锂电池漏点位置检测方法中，将漏液电芯中的剩余电量放空，以保证整个漏点位置检测过程中的安全性，分别通过四种方式检测漏液电芯上的漏点位置，a、b和c方式中漏液电芯的内部压力大于漏液电芯的外部压力，通过观察电解液从内向外渗透的位置或者气泡在液体中冒出的位置来确定漏点位置，d方式中漏液电芯的外部压力大于漏液电芯的内部压力，通过观察渗透液从外向内渗透的位置来确定漏点位置，上述四种方式均利用漏液电芯内外的压力差，通过观察从高压向低压渗透的液体或气体位置来确定漏点位置，整个检测方法操作简单，便于精准检测漏液电芯上的漏点位置，根据具体漏点位置确定电芯漏液原因，为后续电池设计和生产提供指导和优化。一般情况下，若漏点位置为电芯壳体的侧面或底部，漏液原因为漏液电芯内部发生电化学腐蚀；若漏液位置为焊缝，漏液原因为焊接强度不足；如漏液位置为电芯极柱周围，漏液原因为极柱密封件老化或破损。

进一步地，在所述步骤（2）中，采用a方式或c方式确定漏点位置时，负压环境的压力值选自-60kPa～-100kPa范围内。

其有益效果是：在-60kPa～-100kPa范围的负压环境下，可明显观察到漏液电芯上被电解液覆盖的漏点的具体位置。

进一步地，在所述步骤（2）中，采用c方式通过开孔向漏液电芯内部通入的干燥气体的设定压力选自0.2MPa～0.6MPa范围内。

其有益效果是：干燥气体的设定压力选自0.2MPa～0.6MPa范围内，可在确保电芯壳体强度的条件下，能够观察到漏液电芯上所有漏点位置。

进一步地，在所述步骤（2）中，采用c方式通过开孔向漏液电芯内部通入的干燥气体为氮气、空气或惰性气体。

其有益效果是：氮气、空气或惰性气体便于获得并应用在本发明中。

进一步地，在所述步骤（2）中，采用c方式通过开孔向漏液电芯内部通入设定压力的干燥气体后将漏液电芯放入液体中保压时，所述液体为硅油或碳酸二甲酯。

其有益效果是：硅油或碳酸二甲酯较为常见，便于获得并应用在本发明中。

进一步地，在所述步骤（2）中，采用d方式通过开孔对漏液电芯内部抽真空时，所述真空的压力值选自-40kPa～-95kPa范围内。

其有益效果是：真空的压力值选自-40kPa～-95kPa范围内，可在确保电芯壳体强度的条件下，能够观察到漏液电芯的壳体密封件装配位置以及焊缝位置处上的所有漏点位置。

进一步地，在所述步骤（2）中，采用d方式在电芯壳体的密封件装配位置以及焊缝位置处滴加的渗透液为有色染料。

其有益效果是：有色染料便于观察到漏点的精确位置。

进一步地，所述渗透液为红色墨水或蓝色墨水。

其有益效果是：红色墨水或蓝色墨水价格便宜，便于获得。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的锂电池漏点位置检测方法的具体实施例1：

锂电池在使用的过程中由于电芯密封结构失效或者电芯壳体焊接不良等会导致电芯漏液，通过目检或者气味检测到电解液后，将表面附有电解液的电芯从电池包内取出，使用充放电测试柜放出漏液电芯中的剩余电量至终止电压，即将电芯中剩余电量放空，以保证后续漏点位置检测过程中的安全性。需要说明的是，上述终止电压是电压下降到电芯不宜再继续放电的最低工作电压值，当电芯的电压为最低工作电压值时，可认为该电芯在后续的检测过程中是安全的。

对于金属壳体的电芯，如铝壳电芯，为了初步了解漏液电芯的漏液失效原因，在将漏液电芯中的剩余电量放空前，通过测量电芯负极与电芯壳体之间的电压，进而判定电芯壳体是否发生电化学腐蚀。当电芯负极与电芯壳体之间的电压小于设定值时，可确定该电芯的电芯壳体与电芯负极之间绝缘失效，进而可判定该电芯壳体发生电化学腐蚀。

上述设定值为判定电芯壳体与电芯负极是否绝缘失效的电压值，针对本实施例中的漏液电芯，上述设定值为1.5V，其他实施例中，设定值可以是其他数值，具体与电芯的结构和化学体系有关。

在对电芯壳体是否发生电化学腐蚀的检测结束后，对漏液电芯的漏点位置进行检测，以根据漏点位置确定电芯除电化学腐蚀外的其他漏液原因。

本实施例中，将剩余电量放空后的漏液电芯放置在负压环境中静置设定时间，以观察漏液电芯的漏液情况，根据电解液漏出的位置，初步判定电芯的漏点位置。

具体地，本实施例中上述负压环境中的压力值为-95kPa。其他实施例中，负压环境的压力值还可以是选自-60kPa至-100kPa范围内的其他数值，如压力值可以选择-60kPa或者-100kPa。

本实施例中，在观察漏液电芯的漏液位置时，可调整电芯的放置位置，可使漏液电芯平放、立放或倒置，以便于观察到电芯壳体每个面上的漏液情况。

本实施例中，将漏液电芯放置在负压环境中静置的设定时间为1h。其他实施例中，将漏液电芯放置在负压环境中静置的时间由检测的工作人员确定，该时间需要满足检测的工作人员能检测到在负压环境中所能观察到的漏液电芯上的漏点位置。

为了检测出漏液电芯上的精确漏点位置，将漏液电芯从上述负压环境中取出，在电芯顶盖上开孔，通过开孔向漏液电芯内通入设定压力的干燥气体后，将漏液电芯放入液体中保压，以根据液体中漏液电芯上的气泡产生位置确定电芯壳体上的具体漏点。

上述干燥气体为不会与电解液发生反应的气体，液体为无色、不导电且不与电芯内部材料反应而产生气体的液体，具体地，本实施例中，干燥气体为空气，液体为硅油，空气和硅油成本均较低，便于在本实施例中使用。其他实施例中，干燥气体还可以是氮气或者惰性气体，液体还可以是碳酸二甲酯或者碳酸丙烯酯。

本实施例中，干燥气体的设定压力为0.4Mpa，其他实施例中，设定压力还可以是选自0.2Mpa至0.6Mpa范围内的其他数值，如设定压力可以是0.2Mpa，或者还可以是0.6Mpa，上述设定压力的选取均可在确保电芯壳体强度的条件下，观察到漏液电芯上所有漏点的具体位置。其他实施例中，在电芯壳体的强度满足要求的条件下，设定压力还可以大于0.6Mpa。

本实施例中，密封的电芯在液体中的保压时间为10min，其他实施例中，可根据电芯壳体内部干燥气体的压力稳定性调整保压时间，以使检测人员观察到电芯的漏点位置。

本实施例中，先将漏液电芯放在负压环境中检测漏点位置，再在电芯内通入干燥气体后放入液体内检测漏点位置，通过这两个操作步骤，检测人员可先大致确定漏液电芯上漏点位置所在的区域，然后再针对大致确定的区域，精确检测出漏液电芯上的漏点位置。上述两个步骤均通过使漏液电芯内部压力大于漏液电芯外部压力的方式，通过观察电解液从内向外渗透的位置或者液体中气泡的产生位置来确定漏点位置，整个检测方法操作简单，便于精准检测漏液电芯上的具体漏点位置，然后根据漏点位置确定电芯的漏液原因，为后续电池设计和生产提供指导和优化。

需要说明的是，一般情况下，若漏点位置为电芯壳体的侧面或底部，漏液原因为漏液电芯内部发生电化学腐蚀；若漏液位置为焊缝，漏液原因为焊接强度不足；如漏液位置为电芯极柱周围，漏液原因为极柱密封件老化或破损。进一步地，导致铝壳发生电化学腐蚀的原因有多种，可能是电芯壳体与负极片之间的绝缘膜破损导致负极片与铝壳内壁接触，或者是电芯负极耳上的绝缘胶带脱落导致电芯负极与铝壳或顶盖接触，或者还可能是相邻电芯铝壳接触导致电芯短路，具体地，还需要根据漏点的具体位置判定。

本发明的锂电池漏点位置检测方法的具体实施例2：

其与实施例1的区别在于：为了在检测完漏液电芯上的漏点位置后，将漏液电芯用于其他项目的检测试验，可仅将漏液电芯放在负压环境中以检测漏液电芯的大致漏点位置，不再使用实施例1中对顶盖开孔的方式进行后续漏点位置的检测，通过漏液电芯上的大致漏点位置，确定该漏液电芯的漏液原因。

本发明的锂电池漏点位置检测方法的具体实施例3：

其与实施例1的区别在于：为了缩短检测时间，并且一次性精准的检测出漏液电芯上的所有漏点位置，在将漏液电芯内的剩余电量放空后，无需通过将漏液电芯放置在负压环境中的方式对漏液电芯上漏点位置的大致区域进行确定，可直接通过实施例1中在电芯顶盖上开孔的方式对漏液电芯上的所有漏点进行检测。

或者其他实施例中，当电芯内的电解液漏完的情况下，通过实施例1中将漏液电芯放置在负压环境中的方式无法检测出漏点位置，仅能采用实施例1中在电芯顶盖上开孔的方式对漏液电芯上的漏点位置进行检测。

本发明的锂电池漏点位置检测方法的具体实施例4：

其与实施例1的区别在于：为了精确检测电芯在密封件装配和焊接位置处的泄漏点，在将漏液电芯放电至终止电压后，即将漏液电芯中的剩余电量放空后，在电芯顶盖上开孔，通过开孔对漏液电芯内部抽真空，然后在电芯壳体密封件装配位置和焊缝位置滴加渗透液后静置设定时间，该设定时间为1h，然后将电芯顶盖拆卸，观察电芯内壁上渗透液的位置，进而确定密封件装配位置以及焊缝位置处的漏液位置。

为了便于观察，渗透液选用有色染料，比如可以是成本较低的红色墨水或蓝色墨水，或者还可以是其他与电解液颜色具有明显区分的有色溶液。

为了满足渗透液能从漏液位置处渗入到电芯壳体内部，漏液电芯内部真空压力值选自-40kPa～-95kPa范围内，如真空压力值可以选择-40kPa或者-95kPa。

本实施例中，通过使漏液电芯外部压力大于漏液电芯内部压力的方式，并通过观察渗透液从外向内渗透的位置来确定漏点位置，整个检测方法操作简单，便于精准检测出漏液电芯上密封件装配位置和焊缝位置处的具体漏点位置，然后根据漏点位置确定电芯的漏液原因，为后续电池设计和生产提供指导和优化。

需要说明的是，实施例1至实施例4中，漏点位置的检测对象为铝壳漏液电芯，其他实施例中，上述漏点位置检测方法还可适用于塑料壳体的漏液电芯。