Каковы причины утечки на герметичном клеточном мешке?

Мягкие аккумуляторные батареи, благодаря своим преимуществам высокой плотности энергии, легкому дизайну и гибкой структуре, широко применяются в таких областях, как потребительская электроника, новые энергетические транспортные средства и системы хранения энергии. По сравнению с цилиндрическими и квадратными батареями, в мягких аккумуляторных батареях в качестве внешней упаковки используются алюминиево-пластиковые композитные пленки, что исключает необходимость в жестких металлических корпусах, обеспечивая более эффективное использование пространства и меньший вес. Однако процесс герметизации стал наиболее критичным и подверженным проблемам в производстве. В случае отказа герметизации это напрямую приведет к утечке электролита, проникновению воды, расширению внутреннего газа и загрязнению электродных пластин, что серьезно повлияет на производительность, безопасность и срок службы батареи. Следовательно, контроль качества процесса герметизации мягких аккумуляторных батарей является неотъемлемой основной процедурой в процессе производства ячеек.

Утечка герметика мягких аккумуляторных батарей редко вызвана одним фактором. В большинстве случаев это результат совокупного воздействия технологических параметров, свойств материалов, состояния оборудования, условий окружающей среды и человеческих операций. Даже если все параметры кажутся в пределах стандартного диапазона, накопление небольших отклонений в конечном итоге приведет к образованию микрозазоров или каналов утечки на стыке герметизации.

1. Несоответствующие технологические параметры: Температура, давление и время являются основными факторами герметизации.

Термогерметизация является наиболее распространенным методом герметизации мягких аккумуляторных батарей. Ее суть заключается в том, чтобы внутренний слой CPP или PP алюминиево-пластиковой пленки расплавился, flowed и плотно склеился, образуя непрерывный герметизирующий слой. Три параметра - температура, давление и время выдержки - напрямую определяют прочность и герметичность. Любое отклонение любого из этих параметров может привести к утечке.

1. Аномалия температуры

Когда температура слишком низкая, внутренний слой алюминиево-пластиковой пленки не полностью расплавляется, а прочность сцепления на стыке слабая. На глаз это может выглядеть целым, но на самом деле существует большое количество микропор, и позже это приведет к образованию каналов утечки; когда температура слишком высокая, это приведет к термическому старению и разложению высокомолекулярного материала, разрушая прочность сцепления между слоями алюминиево-пластиковой пленки, что приведет к расслоению, хрупкости и значительному снижению механической прочности. Очень вероятно, что он треснет под действием внешней силы.

2. Аномальное давление

Недостаточное давление не позволит расплавленным полимерам полностью заполнить углубления поверхности, что приведет к образованию пустот на стыке; чрезмерное давление приведет к чрезмерному выдавливанию расплавленного слоя, что приведет к более тонкому герметизирующему слою, локальному дефициту материала и даже повреждению алюминиевого слоя, тем самым снижая барьерные свойства. Неравномерное распределение давления является более распространенной проблемой. Локальное слишком высокое или слишком низкое давление на краю герметизации приведет к образованию слабых участков с непоследовательной прочностью сцепления, которые первыми выйдут из строя при вибрации, расширении и сжатии.

3. Недостаточное время выдержки

Время выдержки слишком короткое. Материал не имеет достаточного времени для расплавления и выравнивания перед охлаждением и затвердеванием, что приводит к недостаточной прочности герметизации. Если время выдержки слишком велико, это может вызвать деформацию от перегрева и деградацию материала, что также влияет на надежность герметизации. На высокоскоростных производственных линиях сжатие производственного цикла приведет к снижению согласованности времени выдержки, и риск утечки значительно возрастет.

ACEYмашина для термогерметизации аккумуляторовв основном используется в нагревательных герметизирующих устройствах сверху и сбоку мягких литий-ионных аккумуляторов. Устройство использует резистивный нагрев для герметизации головки, чтобы алюминиево-пластиковая пленка могла расплавиться под заданным давлением.

II. Дефекты самого материала: Алюминиево-пластиковая пленка является основой качества герметизации

Герметизирующие характеристики пакетных батарей в значительной степени зависят от стабильности качества алюминиево-пластиковой композитной пленки. Даже при идеальных производственных процессах дефекты материала не могут привести к надежной герметизации.

1. Неравномерная толщина алюминиево-пластиковой пленки и отклонение покрытия

Колебания толщины внутреннего термогерметизирующего слоя могут привести к тому, что некоторые участки одной и той же поверхности герметизации будут полностью расплавлены, в то время как другие будут недостаточно герметизированы, образуя локальные слабые места.

2. Материал пленки может иметь проколы, царапины и микротрещины.

Эти дефекты могут возникнуть в процессе производства, резки, транспортировки и загрузки материала пленки. Их трудно обнаружить невооруженным глазом, но они напрямую станут каналами утечки и не могут быть устранены в процессе.

3. Проблема совместимости между торцевым щитком и краем герметизации

Когда торцевой щиток проходит через зону герметизации, он вызывает разрыв интерфейса. Если параметры не оптимизированы для области торцевого щитка, вокруг торцевого щитка могут возникнуть зазоры, что является высокорисковым местом утечки.

III. Загрязнение, вызывающее утечку в зонах герметизации: Наиболее частая причина утечки в производстве

В реальном производстве загрязнение в зонах герметизации является основным фактором, приводящим к утечке. Даже небольшое количество загрязнителей может предотвратить сплавление полимерных слоев, образуя постоянные микроканалы.

1. Загрязнение электролитом

Во время процессов впрыска, выдержки и транспортировки электролит может разбрызгиваться или просачиваться в зону герметизации. Его химический состав может нарушить расплавленное сцепление слоя PP/CPP, что приведет к резкому падению прочности герметизации. Такие утечки часто не очевидны на ранней стадии и постепенно проявляются во время процессов старения и циклического использования.

2. Пыль, фрагменты пленки, металлические частицы

Пыль из мастерской, фрагменты пленки и выступы от выводов электродов попадают в зону герметизации. Они образуют изолирующий слой между двумя слоями пленки, препятствуя полному сплавлению и оставляя зазоры.

3. Влага и масляные пятна

Высокая влажность окружающей среды, масляные пятна на перчатках и утечка смазочного масла из оборудования могут загрязнять поверхность герметизации, тем самым влияя на прочность сцепления.

IV. Состояние оборудования и оснастки: Влияние на равномерность и стабильность герметизации

Точность и уровень обслуживания герметизирующего оборудования и оснастки напрямую влияют на согласованность герметизации каждой аккумуляторной ячейки. Износ оборудования может привести к серийным дефектам.

1. Герметизирующий нож не нагревается равномерно.

Если нагревательный элемент стареет, датчик контроля температуры дрейфует, или поверхность герметизирующего ножа изношена или загрязнена, это вызовет неравномерное распределение температуры на поверхности герметизации, что приведет к локальному чрезмерному или недостаточному уплотнению.

2. Несогласованный параллелизм герметизирующих ножей и смещение оснастки

Если верхний и нижний герметизирующие ножи не параллельны, и есть отклонение в центрировании оснастки, это приведет к неравномерному распределению давления, вызывая плотное прилегание края герметизации с одной стороны и свободное с другой. После длительного использования герметизирующие ножи деформируются и изнашиваются, что еще больше увеличит риск утечки.

3. Неадекватный контроль охлаждения

Если скорость охлаждения после термогерметизации слишком быстрая или слишком медкая, это повлияет на кристаллизационное состояние полимера, что приведет к низкой прочности герметизации и легкому растрескиванию.

4. Нестабильная пневматическая/гидравлическая система

Колебания давления и задержки реакции приводят к нестабильному давлению выдержки и переменному эффекту герметизации.

V. Эксплуатационные и экологические факторы: Скрытые дефекты, вызванные человеческим фактором и окружающей средой

1. Повреждения при транспортировке и зажиме

При перемещении аккумуляторных ячеек между процессами они могут быть сжаты, поцарапаны или иметь складки, что может вызвать локальные повреждения алюминиево-пластиковой пленки и привести к скрытым точкам утечки после герметизации.

2. Отклонение выравнивания положения герметизации

Если позиционирование ячейки неточное и ширина герметизации недостаточна, это приведет к недостаточной эффективной ширине герметизации и недостаточной прочности.

3. Чрезмерная температура и влажность окружающей среды

Среда с высокой температурой и высокой влажностью ускорит поглощение влаги алюминиево-пластиковой пленкой и испарение электролита, вызывая загрязнение в зоне герметизации; в то время как низкая температура повлияет на характеристики плавления материалов.

VI. Резюме: Для предотвращения утечек при герметизации пакетных батарей необходим комплексный контроль на протяжении всего процесса.

Утечка при герметизации пакетных батарей не является изолированным инцидентом; это результат совокупного воздействия пяти факторов: процесс, материалы, загрязнение, оборудование и окружающая среда. Для снижения уровня утечек у источника в процессе производства должна быть создана система полного контроля процесса.

Для поставщиков аккумуляторного оборудования предоставление стабильных и надежных машин для герметизации пакетных батарей, пресс-форм для термогерметизации, оборудования для онлайн-инспекции, а также сопутствующей отладки процессов и поддержки на месте является ключом к помощи клиентам в решении проблемы утечек. Мы специализируемся на экспорте оборудования для производства и тестирования литиевых батарей. В зависимости от различных спецификаций ячеек, характеристик материалов и требований к производственной мощности, мы можем предоставить индивидуальные решения для герметизации и полный набор технической поддержки, чтобы помочь глобальным клиентам повысить выход герметизации и обеспечить безопасность батарей.