电池箱电解液泄露检测装置及电解液泄露检测方法与流程

本发明涉及电解液泄露检测技术领域，尤其涉及一种电池箱电解液泄露检测装置及电解液泄露检测方法。

背景技术：

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，聚合物锂离子电池铝塑包装破裂、封装密封性差、腐蚀开裂的情况下，内部的电解液流出，同时外部的空气进入电池内，会引起电池鼓气的现象。因此，如何防止电解液泄漏成为了各电池厂家竞争的一个重要方面。

为了防止聚合物电池出现电解液泄漏的问题，生产时一方面改进封装方法，提高封装密封性能，另一方面改进检测漏液的方法。目前检测漏液的方法有外观检测、真空检测和泄漏物质检测，外观检测依赖检测人员的检测能力，真空检测是利用漏液电池鼓气的特点对电池抽真空，在漏液电池外形成较大的差压，电解液可能被伴随着内部产气流出电池，再进行外观检测。外观检测和真空检测均存在检出率低的问题。

泄漏物质检测采用的是电解液泄漏检测仪，如专利号为cn108091817a公开的锂电池负压化成自动检测系统，包括若干独立与电池总导管相连接的独立导管，所述独立导管前端固定有负压化成吸嘴本体，所述负压化成吸嘴本体压吸在需要化成锂电池本体的电池注液口上表面；所述电池总导管内设置有压力传感器和流量计，所述压力传感器和流量计通过信号线与plc控制系统相连接。

上述电解液泄漏检测仪主要采用负压泵吸式检测法，存在如下几个方面的不足：(1)被测件存在注气口防爆膜，泵吸式气管不能伸入箱体内，使用不方便，测试结果有偏差；(2)负压泵吸式检测法不能精确设置负压值大小，容易造成负压过大，会对被测件气密性结构造成损害；(3)吸气泵长时间工作，容易损坏，用户使用成本高；(4)泵吸式检测仪没有pid传感器自清洁功能，长时间使用后，pid传感器容易发生中毒现象，测试结果有偏差。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的电解液泄漏检测仪存在的缺陷，设计一种电池箱电解液泄露检测装置及电解液泄露检测方法。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及的一种电池箱电解液泄露检测装置，包括分别与被测件连接的供气系统和电解液泄漏检测系统；所述的供气系统包括依次串联的气源、第一阀门和用于测量被测件内气压的压力传感器；所述的电解液泄漏检测系统分别与压力传感器和被测件连接，电解液泄漏检测系统包括依次连接的第三阀门和用于检测被测件电解液泄漏情况的pid传感器。

优选地，所述的供气系统还包括缓冲气罐和第二阀门，缓冲气罐和第二阀门依次连接在第一阀门和压力传感器之间。通过第一阀门和第二阀门交替开关，先将气源产生的气体缓存在缓冲气罐内，再将缓冲气罐内的空气充入被测件中，被测件内气体输入更加稳定，有利于保护被测件不受损害。

优选地，所述的电解液泄漏检测系统还配有湿度检测系统，湿度检测系统分别与压力传感器和被测件连接，湿度检测系统包括依次串联的第四阀门和用于检测被测件内气体湿度的湿度传感器；所述的电解液泄漏检测系统和湿度检测系统的出气端相互连接且连接有消声器。在电解液泄漏检测系统检测气体前，先用湿度检测系统检测气体的湿度，湿度检测符合要求后再进行电解液泄漏检测，防止气体中的水汽对pid传感器造成损害，进一步增加pid传感器的使用寿命；消声器的作用在于防止检测气体排出时产生过大的噪音。

优选地，所述的电解液泄漏检测系统还包括测试气罐和第五阀门，测试气罐和第五阀门依次与pid传感器串联，电解液泄漏检测系统的末端连接有消声器。第三阀门和第五阀门交替开关，pid传感器测试暂存在测试气罐内的气体，对于每一批次的气体，pid传感器都有充足的时间进行检测，检测准确性更高，并且通过计算还可以计算出电解液的浓度大小。

优选地，所述的气源和第一阀门之间还连接有用于排出气源产生气体中水汽的自动排水器；所述的气源和第一阀门之间还连接进气减压阀和精密调压阀。气源产生的压缩气体出来后会携带水汽，尤其是长时间没有排水的空压机，水汽含量非常大，自动排水器的作用就是将压缩空气中的水汽排出。进气减压阀用于降低气体进入供气系统时的气压大小，精密调压阀用于精准控制供气系统内的气压，两者协同工作，防止进入供气系统的气体的气压过大。

本发明还涉及一种电解液泄露检测方法，该方法基于电池箱电解液泄露检测装置实现，所述的电池箱电解液泄露检测装置包括分别与被测件连接的供气系统和电解液泄漏检测系统；所述的供气系统包括依次串联的气源、第一阀门和压力传感器；所述的电解液泄漏检测系统连接在压力传感器和被测件之间，电解液泄漏检测系统包括依次连接的第三阀门和pid传感器；检测方法包括以下步骤：

s1：关闭第三阀门，打开第一阀门，气源向被测件充气，直至压力传感器检测到被测件内的气压达到设定值，关闭第一阀门并静置一端时间，让被测件内部气体与注入的空气充分混合；

s2：打开第三阀门，混合气体从被测件内流出，经过pid传感器后排出，pid传感器检测是否有电解液泄漏；

s3：检测完成后，打开第一阀门和第三阀门，气源直接向pid传感器吹气，对pid传感器进行清洁。

优选地，所述的供气系统还包括自动排水器、进气减压阀、精密调压阀、缓冲气罐和第二阀门，自动排水器、进气减压阀和精密调压阀依次连接在气源和第一阀门之间，缓冲气罐和第二阀门依次连接在第一阀门和压力传感器之间，所述步骤s1具体步骤包括：

s1.1：关闭第三阀门和第二阀门，调节进气减压阀和精密调压阀，气源首先向缓冲气罐充气，且气体通过自动排水器排除水汽；

s1.2：关闭第一阀门并打开第二阀门，缓冲气罐向被测件充气，且通过压力传感器检测被测件内气体的气压；

s1.3：判断压力传感器检测到的被测件内气压是否到达设定值，若没有到达设定值，则重复步骤s1.1和s1.2，交替通断第一阀门和第二阀门，使得气源经由缓冲气罐向被测件充气达到预设气压，若到达设定值，关闭第一阀门和第二阀门并静置一端时间，让被测件内部气体与注入的空气充分混合。

优选地，所述的电解液泄漏检测系统还配有湿度检测系统，湿度检测系统分别与压力传感器和被测件连接，湿度检测系统包括依次串联的第四阀门和用于检测被测件内气体湿度的湿度传感器；所述步骤s2具体步骤包括：

s2.1：打开第四阀门，混合气体从被测件内流出，经过第四阀门和湿度传感器后排出，湿度传感器检测混合气体中的湿度，若湿度大于阈值，将混合气体排空后停止检测；若湿度小于阈值，则进入s2.2；

s2.2：关闭第四阀门，打开第三阀门，混合气体从被测件内流出，经过pid传感器后排出，pid传感器检测是否有电解液泄漏。

优选地，所述的电解液泄漏检测系统还包括测试气罐和第五阀门，测试气罐和第五阀门依次与pid传感器串联，所述步骤s2具体步骤包括：

s2.1：被测件内部气体与注入的空气充分混合，压力传感器记录压力值p1；

s2.2：打开第三阀门并关闭第五阀门，被测件内部部分气体通过第三阀门流到测试气罐中，压力传感器检测压力值为p2ⁿ，pid传感器对测试气罐中的气体进行检测，检测值为kⁿ，n为pid传感器检测气体的当前次数；

s2.3：pid传感器对测试气罐中的气体检测一段时间后，关闭第三阀门并开启第五阀门，测试气罐的被测气体通过第五阀门排出；

s2.3.压力传感器记录第一次检测后被测件内的气压值p2^n，n＝1，根据压力传感器先后记录压力值为p1和p2^n，n＝1，以及测试气罐的容积为v2计算被测件的容积v1，其中测试气罐的容积为v2为已知数据；

s2.4：压力传感器持续对被测件中的气压进行测量，若被测件中气压值大于0pa，重复步骤s2.2和s2.3，若被测件中气压值为0pa，停止检测，计算标准大气压常温下的电解液的浓度值。

优选地，所述步骤s2.4中的常温为20℃，电解液的浓度值为k20，

其中，k^m是指pid传感器最后一次测量的检测值，p20是指环境温度为20℃时的气压值；

所述步骤s2.3中，被测件的容积v1根据气体方程计算得到，气体方程为：

(p1*v1)/t1＝[p2^n，n＝1*(v1+v2)]/t2，

其中，t1为步骤s4中静置后的被测件内气体的温度，t2为步骤s5中气体首次流入测试气罐后被测件内气体的温度，在短时间内，t1≈t2；

因此，p1*v1＝p2^n，n＝1*(v1+v2)。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明在供气系统和被测件之间连接了电解液泄漏检测系统，使用后可打开各阀门，利用供气系统中气源生成的干净空气直接对pid传感器进行清洗，设备具有自清洁功能，pid传感器寿命得以延长。

2、本发明涉及的电解液泄漏检测系统中在pid传感器的前方设置了第三阀门，后方设置了测试气罐和第五阀门，测试电解液泄漏情况时，第三阀门和第五阀门交替开关，pid传感器测试暂存在测试气罐内的气体，因此，对于每一批次的气体，pid传感器都有充足的时间进行检测，检测准确性更高，并且通过计算还可以计算出电解液的浓度大小。

3、本发明由高压气源向工件输出低压气体的方法，采用两个阀门和缓冲气罐，通过阀门的交替通断实现了对工件的充气和精确的气压控制，阀门的生产成本较低，故大幅度降低了生产成本；检测时不需要对被测件结构进行任何预处理，直接通过注气口工装连接，操作简便；注气压力自动精确可调，减少对被测件气密性结构的损伤。

4、本发明还可以配置湿度检测系统，湿度检测系统连接在压力传感器和被测件之间，湿度检测系统包括依次串联的第四阀门和湿度传感器。在电解液泄漏检测系统检测气体前，先用湿度检测系统检测气体的湿度，湿度检测符合要求后再进行电解液泄漏检测，防止气体中的水汽对pid传感器造成损害，进一步增加pid传感器的使用寿命。

附图说明

图1是实施例1中涉及的电解液泄露检测装置的结构示意图；

图2是实施例2中涉及的电解液泄露检测装置的结构示意图；

图3是实施例3中涉及的电解液泄露检测装置的结构示意图；

图4是实施例4中涉及的电解液泄露检测装置的结构示意图。

图标说明：1-气源，2-自动排水器，3-进气减压阀，4-精密调压阀，5-第一阀门，6-缓冲气罐，7-第二阀门，8-压力传感器，9-被测件，10-第三阀门，11-pid传感器，12-第四阀门，13-湿度传感器，14-消声器，15-测试气罐，16-第五阀门。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

结合附图1所示，本实施涉及的电池箱电解液泄露检测装置，其包括分别与被测件连接的供气系统和电解液泄漏检测系统。

所述的供气系统包括依次串联的气源1、第一阀门5和压力传感器8，压力传感器8采用米科通用型压力传感器mik-p300，所述的电解液泄漏检测系统连接在压力传感器8和被测件9之间，电解液泄漏检测系统包括依次连接的第三阀门10和pid传感器11，pid传感器11采用美国ametekmocon公司的pid气体传感器。

采用上述电池箱电解液泄露检测装置进行电解液泄漏检测的步骤如下：

s1：关闭第三阀门10，打开第一阀门5，气源1向被测件9充气，直至压力传感器8检测到被测件9内的气压达到设定值，关闭第一阀门5并静置一端时间，让被测件9内部气体与注入的空气充分混合；

s2：打开第三阀门10，混合气体从被测件9内流出，经过pid传感器11后排出，pid传感器11检测是否有电解液泄漏；

s3：检测完成后，打开第一阀门5和第三阀门10，气源1直接向pid传感器11吹气，对pid传感器11进行清洁。

实施例2

结合附图2所示，本实施涉及的电池箱电解液泄露检测装置，其包括分别与被测件连接的供气系统和电解液泄漏检测系统。

所述的供气系统包括依次串联的气源1、第一阀门5和压力传感器8，压力传感器8采用米科通用型压力传感器mik-p300；气源1和第一阀门5之间还依次连接有自动排水器2、进气减压阀3和精密调压阀4，气源1产生的压缩气体出来后会携带水汽，尤其是长时间没有排水的空压机，水汽含量非常大，自动排水器2的作用就是将压缩空气中的水汽排出，进气减压阀3采用rpt平衡式减压阀或rw不锈钢减压器，精密调压阀4采用zdln电子式双座电动调节阀或zzyp式自力式压力调节阀，进气减压阀3用于降低气体进入供气系统时的气压大小，精密调压阀4用于精准控制供气系统内的气压，两者协同工作，注气压力自动精确可调，减少对被测件气密性结构的损伤；第一阀门5和压力传感器8之间依次连接缓冲气罐6和第二阀门7，通过第一阀门5和第二阀门7交替开关，先将气源1产生的气体缓存在缓冲气罐6内，再将缓冲气罐6内的空气充入被测件9中，被测件9内气体输入更加稳定，进一步保护被测件9，使其不受损害。

所述的电解液泄漏检测系统连接在压力传感器8和被测件9之间，电解液泄漏检测系统包括依次连接的第三阀门10和pid传感器11，pid传感器11采用美国ametekmocon公司的pid气体传感器，pid传感器11的出气端还设有消声器14，用于减少气体排出时产生的噪音。

采用上述电池箱电解液泄露检测装置进行电解液泄漏检测的步骤如下：

s1.1：关闭第三阀门10和第二阀门7，调节进气减压阀3和精密调压阀4，气源1首先向缓冲气罐6充气，且气体通过自动排水器2排除水汽；

s1.2：关闭第一阀门4并打开第二阀门7，缓冲气罐6向被测件9充气，且通过压力传感器8检测被测件9内气体的气压；

s1.3：判断压力传感器8检测到的被测件9内气压是否到达设定值，若没有到达设定值，则重复步骤s1.1和s1.2，交替通断第一阀门5和第二阀门7，使得气源1经由缓冲气罐6向被测件9充气达到预设气压，若到达设定值，关闭第一阀门5和第二阀门7并静置一端时间，让被测件9内部气体与注入的空气充分混合；

s2：打开第三阀门10，混合气体从被测件9内流出，经过pid传感器11后排出，pid传感器11检测是否有电解液泄漏；

s3：检测完成后，打开第一阀门5和第三阀门10，气源1直接向pid传感器11吹气，对pid传感器11进行清洁。

本实施例相比与实施例1而言，增加了自动排水器2，可排出气源产生的空气的水汽，减少水汽对pid传感器11造成的损害；增加了进气减压阀3和紧密调压阀4，可精确的控制充气的压力；增加了缓冲气罐6，通过交替开关第一阀门5和第二阀门7，气源先向缓冲气罐6充气，再由缓冲气罐6向被测件9充气，被测件充气更加稳定，减少气流对被测件9的损坏。

实施例3

结合附图3所示，箱电解液泄露检测装置，其包括分别与被测件连接的供气系统和电解液泄漏检测系统。

所述的供气系统包括依次串联的气源1、第一阀门5和压力传感器8，压力传感器8采用米科通用型压力传感器mik-p300；气源1和第一阀门5之间还依次连接有自动排水器2、进气减压阀3和精密调压阀4，气源1产生的压缩气体出来后会携带水汽，尤其是长时间没有排水的空压机，水汽含量非常大，自动排水器2的作用就是将压缩空气中的水汽排出，进气减压阀3采用rpt平衡式减压阀或rw不锈钢减压器，精密调压阀4采用zdln电子式双座电动调节阀或zzyp式自力式压力调节阀，进气减压阀3用于降低气体进入供气系统时的气压大小，精密调压阀4用于精准控制供气系统内的气压，两者协同工作，注气压力自动精确可调，减少对被测件气密性结构的损伤；第一阀门5和压力传感器8之间依次连接缓冲气罐6和第二阀门7，通过第一阀门5和第二阀门7交替开关，先将气源1产生的气体缓存在缓冲气罐6内，再将缓冲气罐6内的空气充入被测件9中，被测件9内气体输入更加稳定，进一步保护被测件9，使其不受损害。

所述的电解液泄漏检测系统连接在压力传感器8和被测件9之间，电解液泄漏检测系统包括依次连接的第三阀门10和pid传感器11，pid传感器11采用美国ametekmocon公司的pid气体传感器，pid传感器11的出气端还设有消声器14，用于减少气体排出时产生的噪音。

所述的电解液泄漏检测系统还配有湿度检测系统，湿度检测系统连接在压力传感器8和被测件9之间，湿度检测系统包括依次串联的第四阀门12和湿度传感器13，湿度传感器13采用hm1500lf温湿度传感器，湿度检测系统的出气端也设有消声器14，湿度检测系统和电解液泄漏检测系统的出气端可相互连接并共用一个消声器14，减少设备的成本。

采用上述电池箱电解液泄露检测装置进行电解液泄漏检测的步骤如下：

s1.1：关闭第三阀门10和第二阀门7，调节进气减压阀3和精密调压阀4，气源1首先向缓冲气罐6充气，且气体通过自动排水器2排除水汽；

s1.2：关闭第一阀门4并打开第二阀门7，缓冲气罐6向被测件9充气，且通过压力传感器8检测被测件9内气体的气压；

s1.3：判断压力传感器8检测到的被测件9内气压是否到达设定值，若没有到达设定值，则重复步骤s1.1和s1.2，交替通断第一阀门5和第二阀门7，使得气源1经由缓冲气罐6向被测件9充气达到预设气压，若到达设定值，关闭第一阀门5和第二阀门7并静置一端时间，让被测件9内部气体与注入的空气充分混合；

s2.1：打开第四阀门12，混合气体从被测件9内流出，经过第四阀门12和湿度传感器13后排出，湿度传感器13检测混合气体中的湿度，若湿度大于阈值，将混合气体排空后停止检测；若湿度小于阈值，则进入s2.2；

s2.2：关闭第四阀门12，打开第三阀门10，混合气体从被测件9内流出，经过pid传感器11后排出，pid传感器11检测是否有电解液泄漏；

s3：检测完成后，打开第一阀门5和第三阀门10，气源1直接向pid传感器11吹气，对pid传感器11进行清洁。

本实施例与实施例2相比，进一步增加了湿度检测系统，在用pid传感器11对气体进行电解液泄漏情况检测前，先用湿度检测系统对被测件9中的混合气体的湿度进行检测，湿度检测复合要求后才进行电解液泄漏检测，对pid传感器11进行保护，增加pid传感器11的使用寿命，减少维修成本。

实施例4

结合附图4所示，本实施涉及的电池箱电解液泄露检测装置，其包括分别与被测件连接的供气系统和电解液泄漏检测系统。

所述的供气系统包括依次串联的气源1、第一阀门5和压力传感器8，压力传感器8采用米科通用型压力传感器mik-p300；气源1和第一阀门5之间还依次连接有自动排水器2、进气减压阀3和精密调压阀4，气源1产生的压缩气体出来后会携带水汽，尤其是长时间没有排水的空压机，水汽含量非常大，自动排水器2的作用就是将压缩空气中的水汽排出，进气减压阀3采用rpt平衡式减压阀或rw不锈钢减压器，精密调压阀4采用zdln电子式双座电动调节阀或zzyp式自力式压力调节阀，进气减压阀3用于降低气体进入供气系统时的气压大小，精密调压阀4用于精准控制供气系统内的气压，两者协同工作，注气压力自动精确可调，减少对被测件气密性结构的损伤；第一阀门5和压力传感器8之间依次连接缓冲气罐6和第二阀门7，通过第一阀门5和第二阀门7交替开关，先将气源1产生的气体缓存在缓冲气罐6内，再将缓冲气罐6内的空气充入被测件9中，被测件9内气体输入更加稳定，进一步保护被测件9，使其不受损害。

所述的电解液泄漏检测系统连接在压力传感器8和被测件9之间，电解液泄漏检测系统包括依次连接的第三阀门10和pid传感器11，pid传感器11采用美国ametekmocon公司的pid气体传感器，所述的电解液泄漏检测系统还包括测试气罐15和第五阀门16，测试气罐15和第五阀门16依次与pid传感器11串联，电解液泄漏检测系统的末端还设有消声器14，用于减少气体排出时产生的噪音。

采用上述电池箱电解液泄露检测装置进行电解液泄漏检测的步骤如下：

s1.1：关闭第三阀门10和第二阀门7，调节进气减压阀3和精密调压阀4，气源1首先向缓冲气罐6充气，且气体通过自动排水器2排除水汽；

s1.2：关闭第一阀门4并打开第二阀门7，缓冲气罐6向被测件9充气，且通过压力传感器8检测被测件9内气体的气压；

s1.3：判断压力传感器8检测到的被测件9内气压是否到达设定值，若没有到达设定值，则重复步骤s1.1和s1.2，交替通断第一阀门5和第二阀门7，使得气源1经由缓冲气罐6向被测件9充气达到预设气压，若到达设定值，关闭第一阀门5和第二阀门7并静置一端时间，让被测件9内部气体与注入的空气充分混合；

s2.1：被测件9内部气体与注入的空气充分混合，压力传感器8记录压力值p1；

s2.2：打开第三阀门10并关闭第五阀门16，被测件9内部部分气体通过第三阀门10流到测试气罐15中，此时，压力传感器8检测压力值为p2ⁿ，pid传感器11对测试气罐中的气体进行检测，本次检测的电解液浓度值为kⁿ，其中，n为pid传感器11检测气体的当前次数；

s2.3：pid传感器11对测试气罐中的气体检测一段时间后，关闭第三阀门10并开启第五阀门16，测试气罐15的被测气体通过第五阀门16排出；

s2.3.压力传感器记录第一次检测后被测件9内的气压值p2^n，n＝1，根据压力传感器先后记录压力值为p1和p2^n，n＝1，以及测试气罐15的容积为v2计算被测件的容积v1，其中测试气罐15的容积为v2为已知数据，在组装检测装置前选择测试气罐15的容积大小，被测件的容积v1根据气体方程计算得到，气体方程为：

(p1*v1)/t1＝[p2^n，n＝1*(v1+v2)]/t2，

其中，t1为步骤s4中静置后的被测件内气体的温度，t2为步骤s5中气体首次流入测试气罐后被测件内气体的温度，在短时间内，t1≈t2；

因此，p1*v1＝p2^n，n＝1*(v1+v2)；

s2.4：压力传感器持续对被测件中的气压进行测量，若被测件中气压值大于0pa，重复步骤s2.2和s2.3，若被测件中气压值为0pa，停止检测，计算标准大气压常温下的电解液的浓度值，所述的常温为20℃，电解液的浓度值为k20，

其中，k^m是指pid传感器最后一次测量的检测值，p20是指环境温度为20℃时的气压值；

s3：检测完成后，打开第一阀门5和第三阀门10，气源1直接向pid传感器11吹气，对pid传感器11进行清洁。

本实施例与实施例2相比，不仅可以检测被测件9中电解液是否存在泄漏的情况，还可以通过计算得到被测件的容积以及电解液泄漏的浓度大小。

上述实施例1～4中，各阀门均由控制系统控制；被测件9内部气体与注入的空气充分混合时间也由控制系统控制，测试前由测试人员在控制系统中设置。

以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。