Wat zijn de oorzaken van lekken bij het zegel van een zakcel?

Zachte batterijen, met hun voordelen van hoge energiedichtheid, lichtgewicht ontwerp en flexibele structuur, worden veel toegepast op gebieden zoals consumentenelektronica, nieuwe energievoertuigen en energieopslagsystemen. Vergeleken met cilindrische en vierkante batterijen, gebruiken zachte batterijen aluminium-plastic composietfolies als buitenverpakking, waardoor er geen stijve metalen omhulsels nodig zijn, wat resulteert in een hogere ruimtebenutting en een lichter gewicht. Het afdichtingsproces is echter het meest kritieke en problematische onderdeel in de productie geworden. Als de afdichting mislukt, leidt dit direct tot lekkage van elektrolyt, waterindringing, interne gasexpansie en contaminatie van de elektrodes, wat de prestaties, veiligheid en levensduur van de batterij ernstig beïnvloedt. Daarom is de kwaliteitscontrole van het afdichtingsproces voor zachte batterijen een onmisbaar kernonderdeel in het productieproces van cellen.

Lekkage van de afdichting van zachte batterijen wordt zelden veroorzaakt door één enkele factor. In de meeste gevallen is het het resultaat van de gecombineerde effecten van procesparameters, materiaaleigenschappen, apparatuurstatus, omgevingsomstandigheden en menselijke handelingen. Zelfs als alle parameters binnen het standaardbereik lijken te liggen, zullen kleine afwijkingen zich uiteindelijk ophopen en micro-openingen of lekkagekanalen vormen aan het afdichtingsinterface.

1. Onjuiste procesparameters: Temperatuur, druk en tijd zijn de kernelementen voor afdichting.

Hitteafdichting is de meest voorkomende afdichtingsmethode voor zachte batterijen. De essentie is om de binnenste CPP- of PP-laag van de aluminium-plastic folie te laten smelten, vloeien en stevig aan elkaar te binden om een continue afdichtingslaag te vormen. De drie parameters - temperatuur, druk en houdtijd - bepalen direct de afdichtingssterkte en afdichtingsprestaties. Elke afwijking in een van deze parameters kan leiden tot lekkage.

1. Temperatuuranomalie

Wanneer de temperatuur te laag is, smelt de binnenste laag van de aluminium-plastic folie niet volledig en is de bindingssterkte van het interface zwak. Het kan er met het blote oog intact uitzien, maar in feite zijn er een groot aantal microporiën, en later zullen deze lekkagekanalen vormen; wanneer de temperatuur te hoog is, zal dit leiden tot thermische veroudering en ontleding van het hoogmoleculaire materiaal, waardoor de bindingssterkte tussen elke laag van de aluminium-plastic folie wordt vernietigd, wat resulteert in delaminatie, brosheid en een aanzienlijke afname van de mechanische sterkte. Het is zeer waarschijnlijk dat het barst onder externe kracht.

2. Abnormale druk

Onvoldoende druk zal ervoor zorgen dat de gesmolten polymeren de oppervlaktedepressies niet volledig vullen, wat resulteert in holtes aan het bindingsinterface; overmatige druk zal ervoor zorgen dat de gesmolten laag overmatig wordt geëxtrudeerd, wat leidt tot een dunnere afdichtingslaag, lokale materiaaltekorten en zelfs schade aan de aluminiumlaag, waardoor de barrière-eigenschap wordt verminderd. Ongelijke drukverdeling is een veelvoorkomend probleem. Lokale druk die te hoog of te laag is aan de afdichtingsrand zal zwakke gebieden vormen met inconsistente bindingssterkte, die als eerste falen onder trillingen, expansie en compressie.

3. Onvoldoende houdtijd

De houdtijd is te kort. Het materiaal heeft niet voldoende tijd om te smelten en zich te egaliseren voordat het afkoelt en stolt, wat resulteert in onvoldoende afdichtingssterkte. Als de houdtijd te lang is, kan dit leiden tot oververhitting, vervorming en materiaalafbraak, wat ook de betrouwbaarheid van de afdichting beïnvloedt. Op snelle productielijnen leidt de compressie van de productiecyclus tot een afname van de consistentie van de houdtijd, en neemt het risico op lekkage aanzienlijk toe.

ACEYbatterij hitteafdichtingsmachine wordt voornamelijk gebruikt in verwarmingsapparatuur aan de boven- en zijkant van zacht verpakte lithium-ionbatterijen. Het apparaat gebruikt weerstandsverwarming om de kop af te dichten, zodat de aluminium-plastic folie onder een ingestelde druk kan smelten.

II. Defecten in het materiaal zelf: De aluminium-plastic folie is de basis van de afdichtingskwaliteit

De afdichtingsprestaties van pouch-batterijen zijn sterk afhankelijk van de kwaliteitsstabiliteit van de aluminium-plastic composietfolie. Zelfs met perfecte productieprocessen kunnen materiaalfouten niet leiden tot een betrouwbare afdichting.

1. Ongelijke dikte van de aluminium-plastic folie en afwijking van de coating

De fluctuatie in de dikte van de binnenste hitteafdichtingslaag kan ertoe leiden dat sommige delen van hetzelfde afdichtingsoppervlak volledig smelten, terwijl andere onvoldoende worden afgedicht, waardoor lokale zwakke punten ontstaan.

2. Het membraanmateriaal kan speldenprikken, krassen en microcracks bevatten.

Deze defecten kunnen optreden tijdens de productie-, snij-, transport- en laadprocessen van het membraanmateriaal. Ze zijn moeilijk met het blote oog te detecteren, maar ze worden direct lekkagekanalen en kunnen niet worden verholpen door het proces.

3. Compatibiliteitsprobleem tussen het eindschild en de afdichtingsrand

Wanneer het eindschild door het afdichtingsgebied gaat, veroorzaakt dit een discontinuïteit in het interface. Als de parameters niet zijn geoptimaliseerd voor het eindschildgebied, kunnen er waarschijnlijk openingen rond het eindschild ontstaan, wat een risicovolle lekkagelocatie is.

III. Lekkageveroorzakende contaminatie in afdichtingszones: De meest voorkomende oorzaak van lekkage in de productie

In de werkelijke productie is contaminatie in de afdichtingszones de belangrijkste factor die tot lekkage leidt. Zelfs een kleine hoeveelheid verontreinigingen kan de fusie van polymeerlagen voorkomen, waardoor permanente microkanalen ontstaan.

1. Elektrolytcontaminatie

Tijdens het injectie-, stilstands- en transportproces is de elektrolyt gevoelig voor spatten of sijpelen in het afdichtingsgebied. De chemische samenstelling kan de gesmolten binding van de PP/CPP-laag verstoren, wat resulteert in een plotselinge daling van de afdichtingssterkte. Dergelijke lekkages zijn vaak niet duidelijk in de vroege fase en falen geleidelijk tijdens verouderings- en cyclische processen.

2. Stof, filmfragmenten, metaaldeeltjes

Stof uit de werkplaats, filmfragmenten en uitsteeksels van de elektrodegeleiders vallen in het afdichtingsgebied. Ze vormen een isolatielaag tussen de twee lagen film, waardoor volledige fusie wordt voorkomen en openingen achterblijven.

3. Vocht en olievlekken

Hoge omgevingsvochtigheid, olievlekken op handschoenen en lekkage van smeervet uit apparatuur kunnen het afdichtingsoppervlak contamineren, waardoor de bindingssterkte wordt aangetast.

IV. Apparatuur- en gereedschapsstatus: Beïnvloeding van de uniformiteit en stabiliteit van de afdichting

De nauwkeurigheid en het onderhoudsniveau van de afdichtingsapparatuur en gereedschappen beïnvloeden direct de afdichtingsconsistentie van elke batterijcel. Apparatuurverslechtering kan leiden tot batchdefecten.

1. Het afdichtingsmes wordt niet gelijkmatig verwarmd.

Als de verwarmingsstaaf veroudert, de temperatuurregelingssonde afwijkt, of het oppervlak van het afdichtingsmes versleten of gecontamineerd is, zal dit leiden tot een inconsistente temperatuurverdeling op het afdichtingsoppervlak, wat resulteert in lokale over- of onderafdichting.

2. Inconsistente parallelliteit van de afdichtingsmessen en verkeerde uitlijning van de armaturen

Als de bovenste en onderste afdichtingsmessen niet parallel zijn en er een afwijking is in de centrering van de armaturen, zal dit leiden tot een ongelijke drukverdeling, waardoor de afdichtingsrand aan de ene kant strak en aan de andere kant los is. Na langdurig gebruik zullen de afdichtingsmessen vervormen en verslijten, wat het risico op lekkage verder vergroot.

3. Onvoldoende koelingsregeling

Als de koelsnelheid na hitteafdichting te snel of te langzaam is, beïnvloedt dit de kristallijne toestand van het polymeer, wat resulteert in een lage afdichtingssterkte en gemakkelijke barsten.

4. Instabiel pneumatisch/hydraulisch systeem

Drukfluctuaties en reactievertragingen resulteren in een instabiele houddruk en een variabel afdichtingseffect.

V. Bedrijfs- en omgevingsfactoren: Verborgen defecten veroorzaakt door menselijke factoren en omgeving

1. Transport- en klemschade

Tijdens de overdracht van de batterijcellen tussen processen kunnen ze worden gecomprimeerd, bekrast of geplooid, wat lokale schade aan de aluminium-plastic folie kan veroorzaken en na afdichting verborgen lekkagepunten kan opleveren.

2. Afwijking in de uitlijning van de afdichtingspositie

Als de positionering van de cel onnauwkeurig is en de afdichtingsbreedte onvoldoende is, zal dit resulteren in een onvoldoende effectieve afdichtingsbreedte en onvoldoende sterkte.

3. Overmatige omgevingstemperatuur en -vochtigheid

Een omgeving met hoge temperatuur en hoge vochtigheid zal de vochtabsorptie van de aluminium-plastic folie en de verdamping van de elektrolyt versnellen, waardoor contaminatie in het afdichtingsgebied ontstaat; terwijl een lage temperatuur de smeltkenmerken van de materialen zal beïnvloeden.

VI. Samenvatting: Om lekkage bij de afdichting van pouch-batterijen te voorkomen, is een uitgebreide controle gedurende het hele proces noodzakelijk.

Lekkage bij de afdichting van pouch-batterijen is geen geïsoleerd incident; het is het resultaat van de gecombineerde effecten van vijf factoren: proces, materialen, vervuiling, apparatuur en omgeving. Om de lekkagegraad aan de bron tijdens de productie te verminderen, moet een volledig procescontrolesysteem worden ingesteld.

Voor leveranciers van batterijapparatuur is het leveren van stabiele en betrouwbare pouch-batterij afdichtingsmachines, hitteafdichtingsmallen, online inspectieapparatuur, evenals bijbehorende procesdebugging en on-site ondersteuning, de sleutel tot het helpen van klanten bij het oplossen van het lekkageprobleem. Wij richten ons op de export van lithiumbatterij productie- en testapparatuur. Op basis van verschillende cel specificaties, materiaalkenmerken en productiecapaciteitsvereisten kunnen wij op maat gemaakte afdichtingsoplossingen en een complete set technische ondersteuning bieden om wereldwijde klanten te helpen de afdichtingsopbrengst te verbeteren en de batterijveiligheid te waarborgen.