Causes i mesures preventives per a un baix aïllament en bateries de liti quadrades

Les dades de les proves de rendiment elèctric van mostrar que els paràmetres de tensió i resistència interna de la cèl·lula defectuosa estaven dins del rang normal, i les proves elèctriques convencionals no van poder identificar el perill ocult. Tanmateix, la tensió del terminal negatiu de la cèl·lula era significativament inferior al valor estàndard. El desmuntatge i les proves van revelar una conductivitat anormal entre el terminal negatiu i la coberta superior. La tomografia computada va confirmar que els objectes estrangers metàl·lics estaven incrustats dins de la capa d'aïllament de la coberta superior, trencant directament l'estructura d'aïllament d'aïllament entre el terminal i la carcassa. Aquest defecte és comú en la producció massiva de diverses carcassas d'alumini per a cèl·lules prismàtiques d'ions de liti i és una fallada oculta causada per la negligència en el control d'objectes estranys en el procés.

El seguiment del procés de producció va revelar que els objectes estranys metàl·lics es van originar principalment a partir de dos processos d'alt-risc. En primer lloc, a les etapes d'emmotllament per injecció i premsat, la bretxa entre les vores de tall de la matriu de tancament del terminal negatiu era massa gran, generant encenalls de coure i rebaves metàl·liques durant el procés de premsat. En segon lloc, es van barrejar partícules d'acer inoxidable a la matèria primera PPS aïllant i, després de l'emmotllament per injecció, es van incrustar fragments metàl·lics dins de la capa d'aïllament. Al mateix temps, els mètodes d'assecat i alimentació oberts van conduir fàcilment a la inhalació de pols metàl·lica en suspensió al taller, augmentant encara més la probabilitat que les impureses es barregin a la capa d'aïllament de la coberta superior d'alumini de la cel·la de potència de liti.

Aquest tipus de fallada d'aïllament es caracteritza per una inducció lenta i una fallada retardada, i no és un defecte immediat a la fàbrica. La cèl·lula passa la prova d'aïllament de tensió de resistència de 500 V a la fàbrica, però no es poden detectar petites restes metàl·liques dins de la capa d'aïllament. Després del muntatge i la soldadura de la bateria, les altes temperatures fonen la capa d'aïllament de PP de la coberta superior i els residus metàl·lics es desplacen amb el flux del col·loide. En refredar-se, el plàstic s'encongeix, formant petits buits. La vibració durant el funcionament de l'equip provoca una conductivitat intermitent entre els terminals i la coberta superior, provocant contínuament micro-curtcircuits, que condueixen gradualment a corrosió electroquímica i fuites d'electròlits a la carcassa d'alumini d'una bateria d'ions de liti-d'una sola cel·la.

La corrosió de la carcassa d'alumini de les bateries de liti té un mecanisme electroquímic clar, que requereix el compliment simultània de condicions de curtcircuit tant electrònics com iònics. En condicions normals, la carcassa de la bateria té un alt potencial i està completament aïllada de l'elèctrode negatiu; una vegada que un objecte estrany metàl·lic provoca conductivitat entre el terminal i la carcassa, el potencial de la carcassa d'alumini disminueix ràpidament, creant condicions per a la corrosió per litiació. Després que la closca entri en contacte amb ions de liti a l'electròlit, es produeix una reacció redox, formant gradualment un aliatge d'alumini-liti, d'acord amb la lògica de fallada de corrosió principal de les carcassas d'alumini per a les cèl·lules prismàtiques de fosfat de ferro de liti.

El procés de corrosió de la closca consta de tres etapes: reducció d'alúmina superficial, formació d'aliatge de liti i corrosió electroquímica profunda. A mesura que la reacció d'intercalació del liti continua, els productes de corrosió es combinen amb l'aire i el diòxid de carboni per formar sals alcalines, accelerant l'erosió i les fuites de la closca. Com que el recobriment exterior de la cèl·lula proporciona un aïllament complet, només amb una bretxa de muntatge pre-perforada i un forat de posicionament a la part inferior, els problemes de corrosió, fuites i fallades d'aïllament es concentren principalment a la zona inferior de la carcassa d'alumini de la cèl·lula d'ions de liti.

Per abordar la causa principal de la introducció de matèries estranyes metàl·liques, la indústria ha d'optimitzar el control del procés durant tot el procés. Això es pot aconseguir actualitzant els materials del motlle, reduint l'espai lliure de la fulla i afegint un procés de desbarbat i polit per eliminar les restes metàl·liques generades durant el processament dels elèctrodes; afegir un procés de prova i separació de metalls de matèries primeres per filtrar les impureses de matèries primeres PPS; i modificar l'equip d'assecat i aspiració per adoptar un mode de funcionament de bucle tancat-, reduint de manera integral el risc de contaminació de matèries estranyes durant la producció de carcassas d'alumini per a caixes de bateries prismàtiques i cilíndriques.

L'optimització dels estàndards de prova és el mitjà bàsic per interceptar falles latents. La prova de tensió de resistència existent de 500 V no pot penetrar en petits buits d'aïllament i és insuficient per detectar defectes de residus metàl·lics incrustats. Tot i que es mantenen els estàndards de prova originals, s'ha afegit un nou procés d'inspecció d'acabat complet-de corrent de 1500 V d'alt -voltatge de 2 mA, que pot identificar eficaçment problemes d'aïllament anormals a la coberta superior, interceptar amb precisió les cèl·lules defectuoses i millorar significativament la velocitat de superació de fàbrica i l'estabilitat operativa de-a llarg termini de la caixa d'alumini que coincideix amb l'estabilitat de la pila d'alumini.

En resum, la causa principal del baix aïllament i la corrosió de la carcassa a les bateries de liti quadrades és la manca de control sobre els objectes estranys metàl·lics durant el procés de producció. Els micro-curtcircuits ocults poden induir a poc a poc una fallada de la bateria i perills de seguretat. En la producció massiva de bateries d'energia, el control de matèries primeres, l'optimització de processos i les actualitzacions de proves d'alta-tensió són indispensables. Només mitjançant l'establiment d'un sistema de control de qualitat complet es poden evitar problemes d'aïllament en diverses carcassas d'alumini de bateries de liti seques, garantint el funcionament segur i estable del sistema de bateries d'alimentació.

Per a l'optimització de processoscarcassa d'alumini de cèl·lules seques de liti, diagnòstic de fallades d'aïllament i solucions d'inspecció de qualitat de producció massiva, consulteu el nostre equip tècnic professional. Podem personalitzar una solució de control integral basada en les condicions de producció per evitar eficaçment la fallada de l'aïllament de la bateria i els problemes de corrosió de la carcassa.