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申贝科学仪器(苏州)有限公司主营:DUSTMATE粉尘仪,C16复合气体检测仪,900辐射检测仪,E62场强仪,MVI汞蒸气检测仪

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技术文章
申贝VOC检测仪是锂电池漏液有效检测方法
2018-07-24
申贝科学仪器(苏州)有限公司提供了高精度的VOC检测仪

随着聚合物电池工艺发展和客户要求的不断提高,漏液已经成为聚合物电池质量控制难点,也是产品质量*核心竞争力的载体,如何防止漏液电池产生,并*大可能杜绝漏液电池流出到客户端,成为各电池厂家竞争的一个重要方面。然而,针对聚合物电池的漏液问题,各厂家都没有有效的方法检验,开发一种能够判断电池是否漏液的方法,对聚合物电池漏液检测有实际意义。

 

聚合物锂电池漏液概念

聚合物锂离子电池铝塑包装壳破裂、封装密封性差、腐蚀开裂的情况下,其内部的电解液漏出,同时外部空气进入电池体内,引起电池鼓气的现象,漏液不良被客户定义为涉及安全的不良类型生。

检测方法方案介绍

为了防止聚合物电池出现漏液不良的问题,工程技术上一方面改进封装方法,提高封装密封性能,另-方面改进检验漏液的方法,一般有以下几种检验电池是否漏液的方法:

1、外观检查,通过100%的人工检验,观察是否有电解液流出和电池外观变形等。这种方法是*传统的方法,也是在现实中*易操作的,但依赖人员的检出力,其防呆性能较差。这就是原有的检测方法。

2、真空检测,使用真空的方法,利用漏液电池鼓气的特点,对电池整体抽真空,在漏液电池内外形成较大的压差,电解液可能被伴随着内部产气流出电池,再进行外观检查,将不良挑出。这种方法检出率较低,但因其操作性较好也是常用的方法。

3、泄漏物质检测,电池一旦发生漏夜,其内部的电解液会流到电池外,如果能够敏感的检测到电解液,就可以判断电池是否发生漏液, 这种方法的局限性在于没有成形的测试机构,对电解液特别敏感,应用较少,一般较多的使用PH试纸,石蕊试液等化学试剂。若能够解决检测电解液的方法问题,则是*有前途的一种检测手段。

在检测方案设计之初,我们按照第三种方法进行开发,并将重点先确定在能够检测电解液的仪器开发上来,通过市场调研,我们了解到VOC检测仪能够对有机物很敏感,而电解液的主要成分也是有机物,因此存在重大的改善应用机会。

 

VOC检测仪介绍

综合以上情况,申贝科学仪器(苏州)有限公司提供了高精度的VOC检测仪( Volatile Organie Compounds )是利用一组光离子化传感器PID ( photo ionization detector )对有机挥发组分进行检测的仪器,用于微量VOC挥发检测,主要应用于环境检测、室内环境,安全等行业。工作过程及原理是:通过内置的空气泵将待检测环境的气体吸人光离子化器中进行电离,电离有机气体,并收集电离电压,转化成数字显示出来,数值的大小反应环境中的有机气体的摩尔含量,一般单位为PPb、PPm。

方案设计原理路径分析

1、VOC检测仪对有机挥发气体敏感度实验测试

实验分5个组别进行,测试对象分别为普通环境、极片车间、电解液氛围、合格电池旁边、漏液电池旁边;测试仪显示数值分别为: 0-一10PPb、500- - I 000PPb、5000PPm以上、0- -20PPb、50- 200PPb。通过以上简单的实验可以看出,VOC检测仪对环境中的有机气体是很敏感的,其对聚合物的电解液也是敏感的,不同环境能够引起VOC检测仪的示数发生明显的变化。说明利用VOC检测仪进行漏液检测是可能的。

2、电池测试实验

(1)正常电池,密封性良好,其内部电解液不会出现在电池外部,少量的有机挥发组分,实验测试时,引起VOC检测仪较小示数变化或者不能引起示数变化,测试数值小表明无大量有机挥发物,电池无破损,判定电池OK。

(2)漏液电池,密封失效,其内部的电解液能够通过某种方式从泄漏点逸散到电池外部,电解液分解产生挥发性或其小分子组分逸出,实验测试时,被VOC检测仪检测到,引起示数较大变化,测试数值大表明有大量有机挥发物,电池可能漏液或表面有电解液,判定电池NG。

3、优化实验方案设计

由于检测仪和测试环境等因索的限制,我们不能用传统的实验设计方式进行实验,因此根据各因素的特点设计了两套方案,并优化。

(1)方案1:测试温度25C,真空度_90KPa,真空时间300s,空气流动,漏液孔尺寸0.1mm, 测试数量8- -30Pcs, 用自制测试盒收集挥发组分。本方案对电池施加真空,希望增加漏液电池的电解液组分的挥发,自制一个测试腔体,增加测试仪探头区域内有机组分的浓度,通过实验发现:测试系统的检出不符合要求,但能粗略的反应测试对象中是否有漏液电池的存在;测试装置密封性差,受到外界环境的影响太大。通过上述分析确认本方案由于其测试波动性大,数据不能准确检出漏液电池,不能满足要求。

(2)方案2:测试温度20C,真空度-90KPa, 真空时间15s,空气流动,漏液孔任意大小,测试数量8- -30Pes, 使用专用密封装苦收集挥发组分。本方案中在有机含量相对稳定的环境中,特制了-组具备盛放电池.抽真空、充放气体的真空密封测试装置,配套自动计时器和VOC检测仪。结果看出,该方法能够明显区分漏液电池与正常电池,且单次测试数量较多,产能提升空间较大;测试系统受压缩空气质量或环境的波动较小,测试系统稳定,可操作性强。本套方案是较理想的测试系统。

通过对以上两套方案的对比和实验验证,*终选定第二套方案为*终的参数优化测试方案。

4、检测参数优化

( 1 )设计单次检测数量(6- -24只)和抽真空时间( 10- -15s只)的2因子实验,评估测试正常电池数量和真空保持时间对检测系统的影响。

(2)设计固定抽真空时间15s,单次检测6只、12只、18只、24只正常电池时,动态侦测VOC检测仪的变化过程,读取第10s、第15s时VOC检测仪的读数,分析其差值。

(3)固定抽真空时间15s,单次检测正常电池数量24只,动态侦测VOC检测仪抽气检测时的数值变化,分析其*佳读数时间。

通过对实验结果及数据的分析发现,随着单次检测正常电池数量的增加,真空保持时间增加,测试值增加;各组不同检测个数的读数,第10s和第15s之间的差值是基本一致的,即其数值变化率相当;每组测试过程中,VOC测试值随着时间的增加,先升高后降低,在约5s时达到*大值,因此*佳读数时间在5- -10s范围内。

通过以_上的分析和改善,*终确定VOC检查漏液电池的参数为测试温度20C,真空度-90KPa,真空时间15s,抽气检测时间10s,使用流动的压缩气体,测试数量为小电池8Pcs,大电池30PCS, 使用特制的严格密封的测试装置进行挥发组分收集,测试环境稳定。

5、检测方法验证

对采用前述优化后的条件进行的验证测量,从实验数据的分析可以发现,正常电池的测试数值均小于测试上限值,且其值呈正态分布;漏液不良电池的测试数值均大于上限值,且其值无规律散乱分布;大型号电池测试数值远远大于小型号电池测试数值。以上数据均可量化反映正常电池与漏液不良电池的区别,可以判断电池是否发生漏液。

结语

通过对聚合物锂离子电池漏液检测方法的研究,我们实现了新的应用,VOC检测仪是聚合物锂电池漏液有效检测方法。

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