本发明属于锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法。
背景技术：
众所周知，电解液是锂离子电池的四大主材之一。锂离子电池又称作摇椅式电池，即依靠锂离子在正负极之间往返移动来达到充放电的过程。而锂离子移动的媒介即是电解液，如果电解液浸润不佳，则锂离子在电池内部的移动必然会受阻，使得锂离子迁移路径变远影响倍率性能，增大电池内阻。随着充放电的进行电解液未浸润的区域会形成暗区进而产生析锂影响容量发挥，表现为循环容量急剧下降，甚至引发锂枝晶刺穿隔膜造成安全问题。析锂和暗区还会造成锂离子软包电池内部应力不均，久而久之造成电池的形变。所以电解液浸润直接影响了锂离子电池的电性能、安全性能等。此外，对于锂离子软包电池来讲，即使注液后和degas后的电解液浸润良好且分布均匀，电解液中的某些组分与活性物质有产生副反应并继续产气可能，气体残留在极片之间仍然会影响锂离子电池的循环性能、安全性能等。
目前，观察锂离子软包电池内部的电解液浸润或充放电过程中的产气情况普遍采用的是电池拆解，电池拆解即影响生产效率又加大成本，并且报废拆解出的极片还会对污染环境。此外，电池拆解只能观察拆解前状态的电解液浸润或产气情况，若要观察不同荷电态的情况则需要在一批电池内分不同阶段拆解多个电池，工作量庞大，并且不能直观的看出电解液浸润改变或气体产生的过程。因此，如果能监测电解液浸润的动态过程或充放电过程中的动态产气过程，则可以极大程度上提高工作效率、降低分析成本。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置及方法，通过于不同时刻、电池中不同位置，超声波反复穿透和反射的强度差异来判断该处极片层间是否有气泡，及该处极片层间是否完成了电解液的浸润，避免了电池拆解带来的成本增加、安全隐患以及环境污染等不良影响，且能通过动态图像来直观观察锂离子软包电池内部不同位置浸润速率的差异，以及充放电过程中不同位置产气量影响浸润面积的变化，为后续原材料设计、电池设计以及电池制造工艺提供依据。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，包括超声波检测模块，所述超声波检测模块用于对待检电池电解液浸润进行扫描测试；
传动模块，所述传动模块用于带动待检电池移动，待检电池放置并固定在传动模块上；
擀压模块，所述擀压模块用于擀压待检电池，使待检电池的铝塑膜与芯包完全贴合；
充放电模块，所述充放电模块与待检电池电性连接，用于对待检电池的荷电态进行调整；
信号处理模块，所述信号处理模块通过数据线与超声波检测模块信号连接，用于将接收到的信号转变为数字与图像；
工作台，所述工作台用于支撑所述超声波检测模块、传动模块和擀压模块，并为检测提供场所。
进一步的，所述超声波检测模块包括多对空气耦合超声波探头，每对所述空气耦合超声波探头包括发射探头、接收探头，所述发射探头位于待检电池的正上方，接收探头位于待检电池的正下方。
进一步的，所述传动模块包括滚轴、滚轴架和传送带，所述滚轴转动安装于滚轴架的左右两端，滚轴由正反转电机驱动，所述传送带绕设于滚轴上并与滚轴摩擦连接，所述传送带上设有四个夹子，四个所述夹子分别夹住待检电池的四周，所述工作台的上表面开设有与传送带长度方向相垂直的滑道，所述滚轴架滑动设于所述滑道内，所述工作台上固定安装有用于驱动滚轴架沿滑道来回移动的第一驱动机构。
进一步的，所述擀压模块包括上擀压辊、下擀压辊及擀压辊架，所述工作台的前侧面开设有滑槽，所述擀压辊架滑动设于所述滑槽内，所述工作台的前侧面固定安装有用于驱动擀压辊架沿滑槽来回移动的第二驱动机构，所述上擀压辊、下擀压辊由电机驱动，上擀压辊、下擀压辊分别通过水平设置的电动伸缩杆滑动设于擀压辊架上，上擀压辊及下擀压辊的表面包覆有橡胶层，所述上擀压辊位于所述传送带的上方，所述下擀压辊位于所述传送带所围空间内且下擀压辊的直径小于所述滚轴的直径，所述擀压辊架上设有用于驱动上擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第三驱动机构、用于驱动下擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第四驱动机构。
进一步的，所述充放电模块包括充放电仪、鳄鱼夹和极耳连接螺栓，所述充放电仪的正负两极分别通过电线与鳄鱼夹相连，所述鳄鱼夹与极耳连接螺栓相连，所述极耳连接螺栓分别与待检电池的正极极耳和负极极耳相连接。
进一步的，所述信号处理模块为超声波信号处理器，所述超声波信号处理器分别通过数据线与发射探头、接收探头信号连接。
进一步的，所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构为气缸、液压缸、电动推杆中的一种，所述高效检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，还包括计算机和plc控制系统，所述计算机分别与充放电仪、超声波信号处理器相连，所述plc控制系统分别通过现有电路与第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构、驱动滚轴转动的正反转电机、驱动上擀压辊转动的电机、驱动下擀压辊转动的电机、上擀压辊的电动伸缩杆、下擀压辊的电动伸缩杆电性连接。
本发明还提供了检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的方法，包括以下步骤：
(1)将待检电池放置于传送带上，并固定防止其滑动，传送带将待检电池移动到上擀压辊和下擀压辊位置处；
(2)上擀压辊和下擀压辊夹紧待检电池，将待检电池擀压若干次，使芯包与铝塑膜完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果，擀压后，根据检测要求，上擀压辊和下擀压辊或留在气袋与电池主体交界处，并随待检电池一起移动到检测区，或缓慢移开电池主体，回到初始位置；
(3)根据待检电池的实际情况，在计算机控制系统中设定好扫描参数，开始扫描，若需进行充放电过程产气检测，则在扫描时打开充放电仪，对待检电池进行充放电；
(4)传送带带动待检电池在每对空气耦合超声波探头各自的工作区域内左右、前后移动，空气耦合超声波探头对待检电池进行逐行扫描；
(5)空气耦合超声波探头完成工作区域的扫描后，将所有空气耦合超声波探头工作区域的扫描结果进行拼合以生成一个待检区域的总图像，该总图像为扫描一个周期的图像；
(6)重复步骤(3)-(5)，得到多个周期的图像，将多个周期扫描图像按时间顺序排列组合成一张动态图像，每张图显示的时间可按照实际每张图扫描时间的比例来显示。
进一步的，步骤(3)中，所述锂离子软包电池的实际情况包括但不限于锂离子软包电池的宽度、长度、厚度、外观平整度、是否需要在检测时进行充放电。
进一步的，步骤(3)中，所述扫描参数包括但不限于空气耦合超声波探头的工作区域、工作起始位置、工作结束位置、工作路径、超声波发射电压、超声波增益、超声波激发频率、图像输出模式。
相对于现有技术，本发明至少具有以下优势：
(1)本发明检测方便，通过于不同时刻、电池中不同位置，超声波衰减来判断该处极片层间是否有气泡，及该处极片层间是否完成了电解液的浸润，相对于传统的电池拆解方法，避免了电池拆解带来的成本增加、安全隐患以及环境污染等不良影响，具有无损、快速、不污染环境的优点；
(2)本发明采用多对空气耦合超声波探头，缩短每对空气耦合超声波探头的工作范围、节省了时间，避免了注液初期或产气等阶段探头的工作效率跟不上浸润的快速变化；
(3)本发明采用空气耦合超声波探头固定、电池移动的方法来对电池内部的电解液浸润情况进行检测，可以避免探头在移动的过程中的振动带来的不稳定而影响测试结果；此外，这种传送带带动电池移动的方式可以通过简单改造加装到量产线上，即检测装置的传送带与流水线传送带或轨道相连接，方便生产电池流水通过本检测装置，在量产流水线上使用时，可经简单改造使用多组检测区域对多个电池进行同时检测；
(4)本发明不仅可以观察浸润的结果，也可以直观的观察注液后电解液在锂离子软包电池内部的动态浸润过程、不同位置的浸润速率，可为注液工艺的优化提供依据；
(5)本发明可以直观的观察锂离子软包电池在预充过程中的产气电压，通过显示图像以及那一时刻的预充充电电压、电流、时间，来更直观地观察预充时产气的位置，以及大量产气的电压；此外，动态图像可以结合预充曲线、dq/dv曲线来共同说明产气电压，可为后续电解液的成分、正负极材料的设计和选择以及预充工艺提供参考；
(6)本发明可以直观的观察锂离子软包电池在充放电过程中，内部产气的动态过程，可得知锂离子软包电池在充放电循环过程中具体的产气开始的位点、气体扩散的趋势、产气开始的周数、电解液大量耗尽对应的周数等，为锂离子软包电池设计优化、制造工艺改进提供依据并且便于锂离子软包电池循环电性能劣化的原因分析。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的高效检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置的示意图；
图2为现有的一种带有气袋的软包锂离子电池的结构示意图；
图3为现有的另一种带有气袋的软包锂离子电池的结构示意图；
图4为本发明所述的每对空气耦合超声波探头在锂离子软包电池上的工作区域示意图；
图5为本发明所述的每对空气耦合超声波探头在其工作区域内的扫描路径示意图；
图6为本发明所述的高效检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置在一个周期检测得到的锂离子软包电池电解液浸润情况和产气情况的图像，其中黑色为未浸润或产气区域，白色为浸润区域；
图7为本发明所述的高效检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置在多个周期检测得到的锂离子软包电池电解液浸润情况和产气情况的图像，其中黑色为未浸润或产气区域，白色为浸润区域；
图8为本发明所述的实施例二的电压曲线图；
图9为本发明所述的实施例二的浸润图像结果图；
图10为本发明所述的实施例三的电压曲线图；
图11为本发明所述的实施例三的浸润图像结果图；
图12为本发明所述的实施例四的充放电曲线图；
图13为本发明所述的实施例四的浸润图像结果图。
附图标记说明：
1、工作台；2、发射探头；3、接收探头；4、滚轴；5、滚轴架；6、传送带；7、上擀压辊；8、下擀压辊；9、擀压辊架；10、电动伸缩杆；11、充放电仪；12、电线；13、超声波信号处理器；14、数据线；15、滑道；16、滑槽；17、竖杆；18、上横杆；19、下横杆；20、待检电池；21、计算机。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例一
检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，如图1所示，包括工作台1，超声波检测模块、传动模块、擀压模块、充放电模块、信号处理模块、计算机21、plc控制系统、工作台1。
所述超声波检测模块用于对待检电池20电解液浸润进行扫描测试；所述超声波检测模块包括多对空气耦合超声波探头，多对所述空气耦合超声波探头排成m行n列，每对所述空气耦合超声波探头对应一个工作区域。空气耦合超声波探头包括发射探头2、接收探头3，所述发射探头2位于待检电池20的正上方，接收探头3位于待检电池20的正下方。超声波检测模块的工作方式是，发射探头2发射出超声波，超声波经过锂离子软包电池后会有所衰减，最终被接收探头3接收。根据超声波的衰减来判定哪个位置有气泡。
所述传动模块包括滚轴4、滚轴架5和传送带6，所述滚轴4转动安装于滚轴架5的左右两端，滚轴4由电机驱动，所述传送带6绕设于滚轴4上并与滚轴4摩擦连接，所述传送带6上设有四个夹子，四个所述夹子分别夹住待检电池20的四周，所述工作台1的上表面开设有与传送带6长度方向相垂直的滑道15，所述滚轴架5滑动设于所述滑道15内，所述工作台1上固定安装有用于驱动滚轴架5沿滑道15来回移动的第一驱动机构(图中未示出)。传动模块的作用是带动电池前后或左右移动到需要对其进行操作的位置，通过滚轴架5的前后移动、滚轴4的滚动带动传送带6的移动，进而带动待检电池20在平面内规定的范围内移动。
所述擀压模块包括上擀压辊7、下擀压辊8及擀压辊架9，所述工作台1的前侧面开设有滑槽16，所述擀压辊架9滑动设于所述滑槽16内，所述工作台1的前侧面固定安装有用于驱动擀压辊架9沿滑槽16来回移动的第二驱动机构(图中未示出)。所述上擀压辊7、下擀压辊8由电机驱动，上擀压辊7、下擀压辊8分别滑动设于擀压辊架9上，上擀压辊7及下擀压辊8的表面包覆有橡胶层(图中未示出)，防止待检电池20被压坏。所述上擀压辊7位于所述传送带6的上方，所述下擀压辊8位于所述传送带6所围空间内且下擀压辊8的直径小于所述滚轴4的直径，即下擀压辊8与传送带6没有空间位置冲突。所述擀压辊架9上设有用于驱动上擀压辊7的电动伸缩杆10上下滑动的第三驱动机构、用于驱动下擀压辊8的电动伸缩杆10上下滑动的第四驱动机构(图中未示出)。第三驱动机构和第四驱动机构调整上擀压辊7和下擀压辊8在竖直方向的位置，以准确夹住待检电池20、调整上擀压辊7和下擀压辊8之间的擀压压力的大小。
擀压模块的作用是通过上擀压辊7、下擀压辊8相向移动，上下夹住待检电池20后同时往气袋的方向滚动，此动作可反复多次，以使芯包和铝塑膜之间的空气赶到气袋中，使待检电池20的铝塑膜与芯包完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果。
所述充放电模块包括充放电仪11、鳄鱼夹和极耳连接螺栓，所述充放电仪11的正负两极分别通过电线12与鳄鱼夹相连，所述鳄鱼夹与极耳连接螺栓相连，所述极耳连接螺栓分别与待检电池20的正极极耳和负极极耳相连接。充放电模块的作用是对待检电池20的荷电态进行调整，在待检电池20不同的荷电态进行超声波检测，以及在预充、化成、充放电循环测试中对锂离子软包电池进行超声波检测。
所述信号处理模块为超声波信号处理器13，所述超声波信号处理器13分别通过数据线14与发射探头2、接收探头3信号连接，所述信号处理模块用于将接收到的信号转变为数字与图像。
所述超声波信号处理器13的型号为pracut-110，所述空气耦合超声波发射和接受探头的频率带宽均为50khz～10mhz，发射电压0-1200vpp，增益100db，可控增益-10db～30db。所述充放电仪11的型号为ct3001b/ct3001d或ct6001a/ct6001b。
所述超声波信号处理器13与发射探头2、接收探头3信号之间的连接，所述充放电仪11与待检电池20的正极极耳和负极极耳之间的连接均采用常规连接，为简洁起见，在此不再赘述。
所述工作台1用于支撑所述超声波检测模块、传动模块和擀压模块，并为检测提供场所。所述工作台1上设有超声波探头支架，所述超声波探头支架包括两个竖杆17，两个所述竖杆17的上部固定安装有上横杆18，两个所述竖杆17的下部固定安装有下横杆19，所述发射探头2固定安装于所述上横杆18上，所述接收探头3固定安装于所述下横杆19上。
所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构为气缸、液压缸、电动推杆中的一种。
所述计算机21分别与充放电仪11、超声波信号处理器13相连。计算机21给超声波信号处理器13下达程序指令，超声波信号处理器13处理扫描结果，以数字和图像的形式反馈给计算机21。而且，计算机还会给充放电仪11下达给待检电池20充放电的程序指令，并且反过来得到充放电数据。所述plc控制系统分别通过现有电路与第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构、驱动滚轴4转动的正反转电机、驱动上擀压辊7转动的电机、驱动下擀压辊8转动的电机、上擀压辊7的电动伸缩杆10、下擀压辊8的电动伸缩杆10电性连接。
本装置可单独使用或接入批量生产线，具体工作过程如下：
1.将锂离子软包电池放入如图1所示的装置上传送带6的右侧；
2.传送带6带动锂离子软包电池至上擀压辊7和下擀压辊8位置处，上擀压辊7和下擀压辊8夹紧锂离子软包电池，对锂离子软包电池进行擀压，擀压力根据电池的实际情况设定，一般建议擀压力设定在10-50kgf之间，以使芯包和铝塑膜完好贴合。擀压后，根据实验或生产需要决定是否将上擀压辊7和下擀压辊8压在锂离子软包电池主体和气袋的交界处(见图2和图3)，或上擀压辊7和下擀压辊8离开锂离子软包电池主体；
3.传送带6以不大于0.2m/s的速度缓慢带动锂离子软包电池左移至超声波检测区域，根据需要决定上擀压辊7和下擀压辊8是否随锂离子软包电池一起移动至超声波检测区域，或留在擀压区域；
4.启动发射探头2、接收探头3和超声波信号处理器13，如需要预充、化成或充放电循环测试等工序对电芯浸润、产气的影响，则可同时打开充放电仪11、设置好充放电流程并使用电线12将充放电仪11与锂离子软包电池正极极耳、负极极耳连接起来，开始对锂离子软包电池进行充放电工作。由传送带6前后、左右带动锂离子软包电池反复移动以使每个发射探头2、接收探头3在各自的工作区域对锂离子软包电池进行反复检测，每对空气耦合超声波探头在锂离子软包电池上的工作区域见图4，每对空气耦合超声波探头在其工作区域内的扫描路径见图5，扫描完一行后，传送带带动锂离子软包电池到下一行的起始位置，进行下一行的扫描，传送带在前后、左右两个方向上的移动速度均不大于0.2m/s；
5.每一周期的检测结果均由信号处理模块收集并拼合到一起形成锂离子软包电池总体区域的图像(见图6)。再把每个周期扫描的图像按照时间先后顺序组合起来(见图7)，并按照相邻每两张图实际时间间隔或时间间隔比例作为帧时间长度依据来整合每次的扫描图像组合成动态图像(可通过图像出来软件进行处理，如photoshop)即可知道浸润区域、产气区域的变化。
实施例二：注液后电解液浸润过程检测
(1)取已烘干且未注液的锂离子软包干电池并等待冷却至室温；
(2)在手套箱干燥环境下对上述锂离子软包干电池进行注液并进行封口；
(3)将锂离子软包电池缓慢平移放置于传送带6上并固定防止其滑动，并启动传送带6将锂离子软包电池移动到擀压区域；
(4)启动上擀压辊7和下擀压辊8，上擀压辊7下移、下擀压辊8上移夹住锂离子软包电池，将锂离子软包电池擀压若干次，以保持电池主体平整，使芯包与铝塑膜完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果。擀压后，擀压辊压在气袋与电池主体之交界处，并在传送带6的带动下随电池一起移动到检测区；
(5)通过计算机21设定好扫描起始位置、扫描结束位置、扫描工作路径(见图5)、扫描速率、超声波能量、超声波增益、超声波激发频率、每对空气耦合超声波探头的工作区域、色图输出模式等参数，此时开始扫描，并记录开始时间0小时；
(6)所有的空气耦合超声波探头皆是固定的，传送带6带动待测电池在每对空气耦合超声波探头的工作区域内左右、前后移动，并同时进行逐行扫描。一个扫描周期结束后，超声波信号处理器13将多对空气耦合超声波探头不同的工作区域的图像立即拼合在一起，记录测试时间，保存本周期的扫描图像并同时开始进行下一周期的扫描。每个周期扫描的时间记为t，一共扫描n个周期，则测试的总时间t＝n·t。或可根据浸润速率随时间的变化设置不同的测试阶段，每个阶段设置不同的扫描周期数和每周期的时间，即第m阶段的测试时间为tm＝nm·tm，若共测试x阶段，则测试的总时间为
(7)上述t时间内自动保存的扫描图像按时间顺序排列组合成一张动态图像，每张图显示的时间可按照实际每张图扫描时间t的比例来显示。例如，五张图每张图扫描时间t依次为1s、1s、2s、4s、8s，动图的每一帧显示时间可设置为0.1s、0.1s、0.2s、0.4s、0.8s或0.05s、0.05s、0.1s、0.2s、0.4s或1s、1s、2s、4s、8s等。根据动态图像上的时间来直接观察电解液在锂离子软包电池中随时间浸润情况的变化。
例如，注液后静置5.5h，电压曲线如图8所示，从第0.5h开始扫描，从第1h开始记录图像。每0.5h记录一次图像，即x＝1，n＝10，t＝1800s，浸润图像结果如图9所示。从图9中可以看出注液后浸润5.5h可以浸润绝大部分极片。实际实验中，可根据浸润速率、温度、电池面积、厚度等实际情况，将t设置为一个很小的数值,如60s、120s、180s等。
实施例三：预充产气过程检测
(1)将注液完毕的锂离子软包电池缓慢平移放置于传送带6上并固定防止其滑动，并启动传送带6将锂离子软包电池移动到擀压区域；
(2)打开充放电设备，并将充放电设备的正负极分别与锂离子软包电池的正负极极耳连接；
(3)启动上擀压辊7和下擀压辊8，上擀压辊7下移、下擀压辊8上移夹住锂离子软包电池，将锂离子软包电池擀压若干次，以保持电池主体平整，使芯包与铝塑膜完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果。擀压后，擀压辊缓慢移开锂离子软包电池主体，留在擀压辊初始位置(这样可保证铝塑膜和芯包完好贴合并不影响产气时的气体在锂离子软包电池内部流动)；
(4)通过计算机21设定好扫描起始位置、扫描结束位置、扫描工作路径、扫描速率、超声波能量、超声波增益、超声波激发频率、每对空气耦合超声波探头的工作区域、色图输出模式等参数，此时开始扫描，并记录开始时间0小时。同时启动充放电设备，即检测和预充同时开始；
(5)所有的空气耦合超声波探头皆是固定的，传送带6带动待测电池在每对空气耦合超声波探头的工作区域内左右、前后移动，并同时进行逐行扫描。一个扫描周期结束后，超声波信号处理器13将多对空气耦合超声波探头不同的工作区域的图像立即拼合在一起，记录测试时间，保存本周期的扫描图像并同时开始进行下一周期的扫描。每个周期扫描的时间记为t，一共扫描n个周期，则测试的总时间t＝n·t。或可根据预充产气情况随时间的变化设置不同的测试阶段，每个阶段设置不同的扫描周期数和每周期的时间，即第m阶段的测试时间为tm＝nm·tm，若共测试x阶段，则测试的总时间为
(6)上述t时间内自动保存的扫描图像按顺序排列组合成一张动态图像，每张图显示的时间可按照实际每张图扫描时间t的比例来显示。例如，五张图每张图扫描时间t依次为1s、1s、2s、4s、8s，动图的每一帧显示时间可设置为0.1s、0.1s、0.2s、0.4s、0.8s或0.05s、0.05s、0.1s、0.2s、0.4s或1s、1s、2s、4s、8s等。将动态图像导出后可结合预充曲线以及dq/dv曲线，看产气情况或根据需求进行其他分析。
例如，注液后静置后，预充采用0.1c的电流充电3h，电压曲线如图10所示。从第0.5h开始扫描，从第1h开始记录图像。每0.5h记录一次图像，即x＝1，n＝5，t＝1800s，浸润图像结果如图11所示。从图11中可以看出预充至2h电池主体处有明显产气且气体未流动至气袋处。实际实验中，可根据电解液种类、活性物质种类等实际情况将t设置为一个很小的数值,如60s、120s等。
实施例四：充放电循环过程产气检测
(1)将下线的成品锂离子软包电池缓慢平移放置于传送带6上并固定防止其滑动，并启动传送带6将锂离子软包电池移动到擀压区域；
(2)将充放电设备的正负极分别与锂离子软包电池的正负极极耳连接；
(3)启动上擀压辊7和下擀压辊8，上擀压辊7下移、下擀压辊8上移夹住锂离子软包电池，将锂离子软包电池擀压若干次，以保持电池主体平整，使芯包与铝塑膜完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果。擀压后，擀压辊缓慢移开锂离子软包电池主体，留在擀压辊初始位置；
(4)通过计算机21设定好扫描起始位置、扫描结束位置、扫描工作路径、扫描速率、超声波能量、超声波增益、超声波激发频率、每对空气耦合超声波探头的工作区域、色图输出模式等参数，此时开始扫描，并记录开始时间0小时。同时启动充放电设备，即超声检测和充放电同时开始；
(5)所有的空气耦合超声波探头皆是固定的，传送带6带动待测电池在每对空气耦合超声波探头的工作区域内左右、前后移动，并同时进行逐行扫描。一个扫描周期结束后，超声波信号处理器13将多对空气耦合超声波探头不同的工作区域的图像立即拼合在一起，记录测试时间，保存本周期的扫描图像并同时开始进行下一周期的扫描。每个周期扫描的时间记为t，一共扫描n个周期，则测试的总时间t＝n·t。或可根据充放电产气情况随时间的变化设置不同的测试阶段，每个阶段设置不同的扫描周期数和每周期的时间，即第m阶段的测试时间为tm＝nm·tm，若共测试x阶段，则测试的总时间为
(6)上述t时间内自动保存的扫描图像按时间顺序排列组合成一张动态图像，每张图显示的时间可按照实际每张图扫描时间t的比例来显示。例如，五张图每张图扫描时间t依次为1s、1s、2s、4s、8s，动图的每一帧显示时间可设置为0.1s、0.1s、0.2s、0.4s、0.8s或0.05s、0.05s、0.1s、0.2s、0.4s或1s、1s、2s、4s、8s等。将动态图像导出后结合循环曲线、每个周期的充放电曲线来对照，观察锂离子软包电池在循环至何时开始产气、以及产气位点和速率、电解液消耗情况、以及随着循环的进行，产气电压与循环周数的关系等。
例如，在充放电循环过程中，采用1c充电、1c放电，一共充放电循环25周，充放电曲线如图12所示。从第20周结束(第20周恒流恒压至满电，如图12所示)开始记录图像。每2h59min记录一次图像，正好充放电循环下一周恒流恒压至满电，即x＝1，n＝6，t＝2h59min，浸润图像结果如图13所示。从图13中可以看出循环至第22周开始出现浸润问题，第23周浸润问题变得严重。实际实验中，可根据电池的设计自行决定并设置测试开始时间，并且将t设置为一个很小的数值，如60s、120s、180s等，以便观察每一个充放电循环中充放电过程中的产气情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：
包括超声波检测模块，所述超声波检测模块用于对待检电池电解液浸润进行扫描测试；
传动模块，所述传动模块用于带动待检电池移动，待检电池放置并固定在传动模块上；
擀压模块，所述擀压模块用于擀压待检电池，使待检电池的铝塑膜与芯包完全贴合；
充放电模块，所述充放电模块与待检电池电性连接，用于对待检电池的荷电态进行调整；
信号处理模块，所述信号处理模块通过数据线与超声波检测模块信号连接，用于将接收到的信号转变为数字与图像；
工作台，所述工作台用于支撑所述超声波检测模块、传动模块和擀压模块，并为检测提供场所。
2.根据权利要求1所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述超声波检测模块包括多对空气耦合超声波探头，每对所述空气耦合超声波探头包括发射探头、接收探头，所述发射探头位于待检电池的正上方，接收探头位于待检电池的正下方。
3.根据权利要求1所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述传动模块包括滚轴、滚轴架和传送带，所述滚轴转动安装于滚轴架的左右两端，滚轴由正反转电机驱动，所述传送带绕设于滚轴上并与滚轴摩擦连接，所述传送带上设有四个夹子，四个所述夹子分别夹住待检电池的四周，所述工作台的上表面开设有与传送带长度方向相垂直的滑道，所述滚轴架滑动设于所述滑道内，所述工作台上固定安装有用于驱动滚轴架沿滑道来回移动的第一驱动机构。
4.根据权利要求3所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述擀压模块包括上擀压辊、下擀压辊及擀压辊架，所述工作台的前侧面开设有滑槽，所述擀压辊架滑动设于所述滑槽内，所述工作台的前侧面固定安装有用于驱动擀压辊架沿滑槽来回移动的第二驱动机构，所述上擀压辊、下擀压辊由电机驱动，上擀压辊、下擀压辊分别通过水平设置的电动伸缩杆滑动设于擀压辊架上，上擀压辊及下擀压辊的表面包覆有橡胶层，所述上擀压辊位于所述传送带的上方，所述下擀压辊位于所述传送带所围空间内且下擀压辊的直径小于所述滚轴的直径，所述擀压辊架上设有用于驱动上擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第三驱动机构、用于驱动下擀压辊的电动伸缩杆上下滑动的第四驱动机构。
5.根据权利要求1所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述充放电模块包括充放电仪、鳄鱼夹和极耳连接螺栓，所述充放电仪的正负两极分别通过电线与鳄鱼夹相连，所述鳄鱼夹与极耳连接螺栓相连，所述极耳连接螺栓分别与待检电池的正极极耳和负极极耳相连接。
6.根据权利要求2所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述信号处理模块为超声波信号处理器，所述超声波信号处理器分别通过数据线与发射探头、接收探头信号连接。
7.根据权利要求4所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，其特征在于：所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构为气缸、液压缸、电动推杆中的一种，所述高效检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的装置，还包括计算机和plc控制系统，所述计算机分别与充放电仪、超声波信号处理器相连，所述plc控制系统分别通过现有电路与第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构、驱动滚轴转动的正反转电机、驱动上擀压辊转动的电机、驱动下擀压辊转动的电机、上擀压辊的电动伸缩杆、下擀压辊的电动伸缩杆电性连接。
8.检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将待检电池放置于传送带上，并固定防止其滑动，传送带将待检电池移动到上擀压辊和下擀压辊位置处；
(2)上擀压辊和下擀压辊夹紧待检电池，将待检电池擀压若干次，使芯包与铝塑膜完全贴合，避免芯包与铝塑膜之间空隙影响测试结果，擀压后，根据检测要求，上擀压辊和下擀压辊或留在气袋与电池主体交界处，并随待检电池一起移动到检测区，或缓慢移开电池主体，回到初始位置；
(3)根据待检电池的实际情况，在计算机控制系统中设定好扫描参数，开始扫描，若需进行充放电过程产气检测，则在扫描时打开充放电仪，对待检电池进行充放电；
(4)传送带带动待检电池在每对空气耦合超声波探头各自的工作区域内左右、前后移动，空气耦合超声波探头对待检电池进行逐行扫描；
(5)空气耦合超声波探头完成工作区域的扫描后，将所有空气耦合超声波探头工作区域的扫描结果进行拼合以生成一个待检区域的总图像，该总图像为扫描一个周期的图像；
(6)重复步骤(3)-(5)，得到多个周期的图像，将多个周期扫描图像按时间顺序排列组合成一张动态图像，每张图显示的时间可按照实际每张图扫描时间的比例来显示。
9.根据权利要求8所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述锂离子软包电池的实际情况包括但不限于锂离子软包电池的宽度、长度、厚度、外观平整度、是否需要在检测时进行充放电。
10.根据权利要求8所述的检测锂离子软包电池电解液动态浸润变化的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述扫描参数包括但不限于空气耦合超声波探头的工作区域、工作起始位置、工作结束位置、工作路径、超声波发射电压、超声波增益、超声波激发频率、图像输出模式。
技术总结