海瑞思质谱检漏系统助力电池泄漏的检测

01 电池泄漏的风险

 

目前车厂规定电池的使用寿命一般为8年左右，使用过程中如果电池电解液发生泄漏会影响电池寿命，导致车辆的续航里程降低；如果泄漏严重，在行驶过程中由于高温、摩擦或者涉水短路等因素可能引发汽车起火，造成严重的安全事故。

02 电池泄漏的检测方式

检测电池是否存在泄漏，目前有以下⼏种⽅法：

1.压力衰减法：传统检测方法，最高只能达到1×10−4Pa·m3/s的分辨率，精度不够；

2.VOC（可挥发性有机物）检测法：通过检测电池漏液判断电池是否泄漏，精度低容易误判；

3.氢氮混合气体浓度检测法：通过测量氢氮混合气体中氢气的浓度，转化成泄漏速率，判断是否有泄漏；

4.氦质谱法：通过加氦气检测电池是否泄漏，检测精度高，但是成本高，也存在缺陷；

5.RGA（Residual Gas Analysis/残余气体分析）法：目前最可靠的检测方法，检测精度高，成本相对较低。

压力衰减法的缺陷： 1.大漏测不准。电池注入电解液后，内部空间非常小，只有零点几毫升，采用直压间接或差压成品测试，对于大漏的产品无法识别； 2.分辨率太低。压力衰减法至高只能分辨1×10−4Pa·m3/s泄漏速率， 远远达不到电池的检测精度要求。

VOC检测法的缺陷：

1.易被干扰。容易被其他挥发性有机化合物（VOC）的气体干扰，从而导致错误的判断； 2.易误判。电池VOC漏液后，会粘附在治具或管路中，清洁非常困难，会造成误判； 3.需定期校准。当怀疑读数不准时，需要用标准气体做校准，标准气体是一种耗品； 4.环境要求严格。设备对使用环境要求高，不能受其他VOC气体干扰。

氢氮混合气体浓度检测法的缺陷：

1.易被干扰。容易被环境中的氢气干扰，从而导致错误的判断；

2.最小分辨率太低。最多仅能分辨5×10−8Pa·m3/s的泄漏速率；

3.NG后启动时间长。如果产品大漏，氢氮混合气体漏出，会造成本底浓度过高，需要等待溢出气体散去才能进行下一次测试；

4.长期使用成本高昂。压缩氢气40L约1000元，只要检测，就需长期采购。

氦质谱检测法的缺陷：

①要提前加氦，氦气和氦质谱仪使用成本非常高； ②氦气的存放环境有要求； ③需要投入氦气回收系统，成本高； ④氦气很轻，在电池内部氦气会飘到壳体上方，壳体下方的缝隙没有氦气，下部如有泄漏将有可能检测不出来。

03 原理概述

海瑞思质谱检漏系统

海瑞思质谱检漏系统是一种基于电池泄漏RGA原理的检测设备。RGA为残余气体分析仪，通过质谱分析的方法可以定量和定性分析出真空腔中残余气体的浓度和成分。

RGA通过离子源使样品气体分子在高真空条件下离子化，分子电离后因接受了过多的能量进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子，它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器，质量分析器将同时进入其中的不同质量的离子。按质荷比m/e大小进行分离，分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，分析出样品气体中的有机物成分。

根据电解液的类型提前获知或者测定出其特征质量数，即可精准判定样品气体中电解液残留量，不受外界环境影响，从而判断电池是否漏液！可实现微米级别的微小漏孔!

RGA通过对样品气体分子电离后，离子束经过质量分离器时，仅仅将有用的目标离子送入到检测器中。

一方面大大提高了抗干扰性能，另一方面只要电离后的质量数在1到100之间，RGA都可以通过扫描质量数来实现泄漏检测。无论还是氦气、氢气、各种电解液或其他物质，都可以通过RGA实现检测。

电池泄漏RGA法的优点：

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海瑞思质谱检漏系统

外观尺寸：

 

主要参数：

检测流程：

①将待测样品放入检测腔体密封；

②将检测腔体抽真空，促使电解液从漏孔泄漏并挥发；

③抽动腔体内空气循环流动，使挥发的电解液物质混合在空气中；

④将混合后的空气抽到质谱室；

⑤扫描目标特征质量数数值，根据数值判断泄漏程度。

电池泄漏检测的方案对比

 

应用场景：

 

海瑞思质谱检漏系统的优势：

质谱检漏系统作为一种全新的泄漏检测技术，具有高灵敏度、高精度、快速检测等特点，可以准确地判断电池是否存在泄漏。

质谱检漏系统将会在未来的锂电产业中发挥更加重要的作用。

海瑞思科技

深圳市海瑞思自动化科技有限公司成立于2008年，是一家自主研发、制造和销售气密性检测仪及其配套设备的高新技术企业，已通过ISO9001-2016质量管理体系认证。

我司拥有“hirays”品牌的10大系列产品，获得各种专利和软件著作权100多项服务过的企业已超过5000家，是国内第一家起草“防水泄漏检测企业标准”的单位，也是国家《电工电子产品防水性能试验气压法—T/CSIQ 68001—2020》标准的主要起草单位。

海瑞思的检测仪器在精度及稳定性等指标上已媲美世界先进水平；同时凭借着对5000多家客户的成功交付经验，锻造出一支经验非常丰富的研发团队。

目前公司的产品在3C、电动汽车、氢能源、医疗等行业，已得到广大的知名客户的认可，产品远销到50多个国家。

审核编辑：刘清