[发明专利]一种锂离子电池低温密封性的检测方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池低温密封性能的检测方法，该检测方法包括以下步骤：记录充电状态为100％锂离子电池样品的厚度；将所述锂离子电池样品搁置至温度可调的恒温柜中，设置恒温柜的低温温度为‑40℃至‑20℃，放置时间为3至6小时；低温存放结束后，取出所述锂离子电池样品置于室温环境，测量电池样品的厚度，记为T1；计算低温存放前后的膨胀率。本发明所述检测方法作为低温密封性能不良的方形锂离子电池的初筛，相较标准GB31241‑2014中的温度循环的测试方法，测试时间仅为后者的1/6，至少减少了114小时；另外，本发明的检测方法也可作为独立的标准对锂离子电池的低温密封性进行评判。

技术领域

本发明属于化学电源——锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池低温密封性的检测方法。

背景技术

自从上世纪九十年代被商业化以来，锂离子电池已经被广泛应用到工业、航空航天、医疗设备、军工、消费电子、储能、等等领域，作为性能优良且实用的化学电源，未来还将保持快速发展。

构成锂离子电池的组份包括正极、负极、隔膜、电解液，这些组份被封装在一定的外壳中。锂离子电池使用的电解液一般由电解质六氟磷酸锂(LiPF₆) 和二甲基碳酸酯DMC、二乙基碳酸酯和甲基乙基碳酸酯混合而成。六氟磷酸锂是一种吸水性很强且容易跟水反应产生腐蚀性强的HF及其它的副产物，这些产物可在电池内部进一步反应生成其它的物质，包括气态物质如CH₄和CO₂，等等。

按外形区分，目前单体锂离子电池产品的形状最主要的有圆柱型 (cylindrical)和方型(prismatic)两种，圆柱型电池外壳一般使用镀镍钢壳，上端盖帽包含泄压阀，当内部副反应产生气体达一定的程度时，泄压阀会被冲开泄压，而壳身具有中心轴对称，可承受较大的压力而不变形，因此圆柱电池副反应产气对电池尺寸的影响可以忽略。与圆柱型电池不同，方形电池一般采用铝材作为外壳的材料，它具有6个面，电池一般在盖板或者壳身也有泄压装置，这些泄压装置一般设计的泄压值都比较高，当电池内部产生气体时，开始的气压增大会使电池变形，在厚度方向(垂直于最大面积的面的方向)形变最大，气压增大形变增大，直到泄压阀打开为止。

伴随着锂离子电池生产制造技术的发展，针对锂离子电池各项性能的检测技术也与时俱进，为保证锂离子电池产品被使用的安全性和可靠性，业界已经制定了相应的各种各样的标准，在诸多标准中，电池的低温性能是主要检测和考核项目之一，比如针对便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求的国家标准GB31241-2014，其中就规定了温度循环的测试项目，具体的检测是：1、将样品放入温度为75℃±2℃的高低温试验箱中保持6h；2、后将高低温试验箱温度降为-40℃±2℃，并保持6h，温度转换时间不大于30min；3、再次将高低温试验箱升温为75℃±2℃。温度转换时间不大于30min；4、重复1～3，共循环 10次。合格要求是不泄漏，不起火、不爆炸。这是基本的要求，在一些其它的制造商或者消费者，他们会对产品提出更高的要求以提高产品竞争力，比如上述的温度循环测试，除了要求不泄漏，不起火、不爆炸外，还针对厚度膨胀率提出要求，比如著名的SAMSUNG SDI公司就要求方形锂离子电池温度循环前后的厚度膨胀率不高于3％。

上述厚度膨胀率跟电池的密封性直接相关，影响密封性的还有密封方式，目前方形锂离子电池主要采用铝壳体和盖板封装，盖板和壳体之间采用激光无缝焊接，密封性优良，(参见图1(左))，铝盖板上开孔安装镍质的铆钉，盖板和铆钉之间的缝隙用绝缘材质灌封隔离，常见的灌封绝缘材质包括PVC、ABS、 PTFE、PET、等等高分子材料。由于不同制造商针对盖板结构设计、制造工艺和材质的不同，导致了电池的密封性参差不齐，尤其是低温时的密封性。

因此，开发一种更高效的锂离子电池低温密封性的检测方法具有简化操作、节能降耗和提高效率的现实意义。