電池氣密性檢測-氣密性檢漏技術研究解析

摘要：介紹了鋰離子電池氣密笥檢漏的重要性、泄漏原理和檢漏方法，對氣密性檢測技術在鋰電池行業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測方法介紹

各行各業中產品的泄漏問題危害巨大，在鋰離子電池行業，產品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劣至關重要。非常有必要進行密封性檢測,如下圖所示

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。

當前鋰離子電池行業采用的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，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：正壓檢漏儀、負壓檢漏儀和檢漏儀。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，俗稱氣密性檢測設備。

二、氣密性檢測技術概述

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。可采用正壓氣密性檢測設備進行測試。

三、負壓氣密檢漏技術在鋰電行業中的應用

目前，市場上鋰電行業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。

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。而希立工業級氣密性檢測設備內置溫度補嘗系統，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。

生產實踐發現，負壓氣密檢漏儀在使用中需要從氣路密封性能穩定性、真空源穩定性、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。實驗發現，氣源不穩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判定標準。

生產實踐證明采用真壓氣密檢漏儀代替鋰電池行業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，直壓式氣密檢漏儀在鋰電池行業具有很高的使用價值。

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