衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法技术

衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法，属于锂电池包装技术领域。本发明专利技术是为了解决锂离子电池的包装膜在冲压成形过程中厚度变薄存在安全隐患，不能进行有效安全性评估的问题。它首先获得包装膜的真实应力应变曲线；再根据锂电池的电芯设计尺寸，对包装袋样品进行三维造型；采用数值模拟方法获得包装袋在成形过程中变薄的敏感部位；剪开敏感部位，将带敏感部位的包装袋样品断面处的两侧表面用高分子材料层全覆盖夹持住，固定在快速切削机上；切削包装袋样品的标记点处获得包装袋膜片；将该膜片断面与显微镜观察物镜平行放置；测量膜片断面处的包装膜铝层厚度。本发明专利技术用于锂电池包装膜成形安全性的测量。

The measurement method to measure the flexible packaging lithium battery stamping packing bag safety

The measurement method to measure the flexible packaging lithium battery stamping packaging bag security, which belongs to the technical field of lithium battery pack. This invention is to solve the packaging film for lithium ion batteries thin hidden safety problems in the process of variable thickness stamping, effective safety assessment of the problem is not. It first obtains the packaging film true stress-strain curve; then according to the design size of lithium battery electric core, three-dimensional modeling of sample bags; by using the numerical simulation method to obtain the packing bag in the forming process of variable thin sensitive parts; cut sensitive parts, both sides of surface of the packaging bag sample section with sensitive parts the polymer material layer covering the whole clamp, fixed on the fast cutting machine; cutting sample bags mark for packing bag diaphragm; the diaphragm will cross section and the microscope lens are arranged in parallel; the thickness of the aluminum layer packaging film measuring diaphragm section. The invention is used for measuring the forming safety of the lithium battery packaging film.

【技术实现步骤摘要】
衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法
本专利技术涉及衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法，属于锂电池包装

技术介绍
在软包锂离子电池领域，包装袋对锂离子电池产品优率和使用安全起着至关重要的作用。但包装袋所用材料较薄，原始厚度一般在70um-100um之间，其主要强度支撑作用的铝层/铝箔，厚度更在35-60μm之间，经冲压成形后厚度会进一步减小，很容易在包装袋角位造成微观缺陷，为安全问题埋下隐患。而现有的包装袋冲压生产工艺，没有对这种安全问题进行评估的方法。常见的暗箱观察法，只有在包装袋出现微观裂纹时，才能观察到缺陷，比较粗略。根据现有的技术条件，一般认为，铝层/铝箔厚度一旦小于25μm，其对透气、透水的屏蔽性将快速降低，是锂电池所不能允许的，同时从强度角度来说，在无微观裂纹的情况下，铝层/铝箔的厚度越大，则对锂电裸电芯的保护作用也越大，一定的摔击强度下，出问题的几率也越小。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决锂离子电池的包装膜在冲压成形过程中厚度变薄存在安全隐患，不能进行有效安全性评估的问题，提供了一种衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法。本专利技术所述衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法，它包括以下步骤：步骤一：采用电子拉伸测试法，测试包装膜的纵向和横向形成载荷曲线，并进行处理，分别转化为包装膜的纵向真实应力应变曲线和横向真实应力应变曲线；步骤二：根据锂电池的电芯设计尺寸，对包装袋样品进行三维造型；所述包装袋样品由包装膜冲压成形获得；步骤三：根据包装膜的真实应力应变曲线及包装袋样品的三维造型，采用数值模拟方法获得包装袋在成形过程中变薄的敏感部位；步骤四：在包装袋样品中标记所述敏感部位，并在靠近标记点的位置剪开所述包装袋样品；然后将带敏感部位的包装袋样品断面处的两侧表面用高分子材料层全覆盖夹持住，固定在快速切削机上；步骤五：启动快速切削机，切削包装袋样品的标记点处获得包装袋膜片；步骤六：通过显微镜确定与敏感部位对应的膜片断面，并将该膜片断面与显微镜观察物镜平行放置；步骤七：测量膜片断面处的包装膜铝层厚度，根据所述包装膜铝层厚度对包装袋样品的安全性进行评估。本专利技术的优点：本专利技术所述的对包装膜成形安全性的测量方法，可以有效评估锂离子电池包装膜经冲压成形后的材料变薄程度，为优化冲压工艺，电芯安全性能评估提供有力支持。本专利技术方法相对于现有技术在出现坏品的时候才能检测出来的状况，使包装袋膜片变薄程度在使用前进行评定成为可能，为铝塑复合膜冲压工艺进一步优化，提供了有力支撑。它有效避免了人力物力的浪费，提高了电芯生产优率和使用过程的安全性。附图说明图1是包装膜的方向示意图；图中箭头表示复合膜卷绕方向；图2是实施例中铝塑膜的纵向拉伸真实应力应变曲线图；图3是实施例中铝塑膜的横向拉伸真实应力应变曲线图；图4是包装膜冲压成形为包装袋时拉伸状态示意图；图5是用电子显微镜对实施例中切削断面进行观察的示意图。具体实施方式具体实施方式一：下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法，它包括以下步骤：步骤一：采用电子拉伸测试法，测试包装膜的纵向和横向形成载荷曲线，并进行处理，分别转化为包装膜的纵向真实应力应变曲线和横向真实应力应变曲线；步骤二：根据锂电池的电芯设计尺寸，对包装袋样品进行三维造型；所述包装袋样品由包装膜冲压成形获得；步骤三：根据包装膜的真实应力应变曲线及包装袋样品的三维造型，采用数值模拟方法获得包装袋在成形过程中变薄的敏感部位；步骤四：在包装袋样品中标记所述敏感部位，并在靠近标记点的位置剪开所述包装袋样品；然后将带敏感部位的包装袋样品断面处的两侧表面用高分子材料层全覆盖夹持住，固定在快速切削机上；步骤五：启动快速切削机，切削包装袋样品的标记点处获得包装袋膜片；步骤六：通过显微镜确定与敏感部位对应的膜片断面，并将该膜片断面与显微镜观察物镜平行放置；步骤七：测量膜片断面处的包装膜铝层厚度，根据所述包装膜铝层厚度对包装袋样品的安全性进行评估。步骤五中快速切削机的切削速度为0.1-1m/s。所述包装袋样品是将包装膜采用模具冲压成形获得；包装袋样品的长度方向为包装膜纵向和横向方向中抗拉强度较大的方向。步骤七中，测量三次膜片断面处的包装膜铝层厚度，取平均值作为膜片断面处的包装膜铝层厚度。本实施方式步骤一中，对包装膜的形成载荷曲线进行处理，是采用数学方法进行处理；步骤二中采用三维造型软件对包装袋样品进行三维造型，可将三维造型模型转化为stl等相关文件格式，导入到数值模拟软件中；包装膜为铝塑复合膜；步骤三中的数值模拟，可采用Deform软件等，对包装膜冲压过程用计算的方法模拟计算，获取冲压与应力应变的分布，从而推测容易破裂的部位，即包装袋减薄最为严重的部位，也是应变最大的部位；步骤四中采用记号笔标记敏感部位，用剪刀剪开包装袋样品，用质地较硬的高分子材料夹持住包装袋样品断面，再将高分子材料层与内夹的包装袋样品整体两侧用夹子夹住，牢固固定在快速切削机上；步骤五中的切削过程需要密切观察，直到切削至记号笔标注位置为止；步骤四中的包装袋样品，是采用模具冲压成形的，该包装袋样品在冲压时的摆放方位为：取包装膜抗拉强度较大的方向作为成形的包装袋样品的相对较长的边的方向；步骤六中将切削断面整体移动光学显微镜或电子显微镜工作台上，固定，调整显微镜目镜和物镜，确定与敏感部位对应的膜片断面；步骤七中使用显微镜测量工具进行厚度的测量，测量铝层厚度是因为铝层对于电芯的安全性起最重要保护作用。进行上述测量后，根据包装膜的变薄程度，能够推算包装膜的成形强度，从而为电芯安全性能评估、冲压工艺优化提供依据。实施例：某型号电芯，采用日本产厚度为86um的铝塑复合膜，其中尼龙材料ny25，铝层40，首先对铝塑复合膜进行应力应变曲线测试，转变为铝塑膜的真实应力应变曲线如图2和图3所示，同时将相关数据输入到有限元模拟软件deform3D中。采用pro/E软件，设计出凸模，其端面尺寸为42x32mm，及其相应凹模尺寸42.2x32.1mm，保存为stl文件格式，导入deform3D软件中，设置初始条件和边界条件，进行有限元计算。对计算后的结果分析，发现变薄最为严重的区域为包装袋4个顶角，如图4所示，该处应变最大，变薄最严重。用记号笔将包装袋顶角最薄部位标记，剪开，夹在一定厚度质地较硬的高分子材料中间，固定在快速切削机上进行切削，然后再用奥林巴斯电子显微进行观察如图5所示，测试结果尺寸如表1所示：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一：采用电子拉伸测试法，测试包装膜的纵向和横向形成载荷曲线，并进行处理，分别转化为包装膜的纵向真实应力应变曲线和横向真实应力应变曲线；步骤二：根据锂电池的电芯设计尺寸，对包装袋样品进行三维造型；所述包装袋样品由包装膜冲压成形获得；步骤三：根据包装膜的真实应力应变曲线及包装袋样品的三维造型，采用数值模拟方法获得包装袋在成形过程中变薄的敏感部位；步骤四：在包装袋样品中标记所述敏感部位，并在靠近标记点的位置剪开所述包装袋样品；然后将带敏感部位的包装袋样品断面处的两侧表面用高分子材料层全覆盖夹持住，固定在快速切削机上；步骤五：启动快速切削机，切削包装袋样品的标记点处获得包装袋膜片；步骤六：通过显微镜确定与敏感部位对应的膜片断面，并将该膜片断面与显微镜观察物镜平行放置；步骤七：测量膜片断面处的包装膜铝层厚度，根据所述包装膜铝层厚度对包装袋样品的安全性进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种衡量软包锂电池冲压包装袋安全性的测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一：采用电子拉伸测试法，测试包装膜的纵向和横向形成载荷曲线，并进行处理，分别转化为包装膜的纵向真实应力应变曲线和横向真实应力应变曲线；步骤二：根据锂电池的电芯设计尺寸，对包装袋样品进行三维造型；所述包装袋样品由包装膜冲压成形获得；步骤三：根据包装膜的真实应力应变曲线及包装袋样品的三维造型，采用数值模拟方法获得包装袋在成形过程中变薄的敏感部位；步骤四：在包装袋样品中标记所述敏感部位，并在靠近标记点的位置剪开所述包装袋样品；然后将带敏感部位的包装袋样品断面处的两侧表面用高分子材料层全覆盖夹持住，固定在快速切削机上；步骤五：启动快速切削机，切削包装袋样品的标记点处获得包装袋膜片；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓华，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23