Oorzaken en preventieve maatregelen voor lage isolatie in vierkante lithiumbatterijen

Uit gegevens van elektrische prestatietests bleek dat de spannings- en interne weerstandsparameters van de defecte cel binnen het normale bereik lagen, en conventionele elektrische tests konden het verborgen gevaar niet identificeren. De negatieve klemspanning van de cel was echter aanzienlijk lager dan de standaardwaarde. Bij het demonteren en testen bleek een abnormale geleidbaarheid tussen de negatieve pool en de bovenkap. CT-scan bevestigde dat vreemde metalen voorwerpen waren ingebed in de isolatielaag van de bovenklep, waardoor de isolatie-isolatiestructuur tussen de terminal en de schaal direct werd verbroken. Dit defect komt vaak voor bij de massaproductie van verschillende aluminium omhulsels voor prismatische lithiumioncellen, en is een verborgen fout die wordt veroorzaakt door nalatigheid bij de controle van vreemde voorwerpen in het proces.

Uit onderzoek van het productieproces bleek dat de metalen vreemde voorwerpen voornamelijk afkomstig waren van twee processen met een hoog-risico. Ten eerste was tijdens de spuitgiet- en persfasen de opening tussen de snijranden van de negatieve terminal-stansmatrijs te groot, waardoor tijdens het persproces koperspaanders en metaalbramen ontstonden. Ten tweede werden roestvrijstalen deeltjes in de isolerende PPS-grondstof gemengd en na het spuitgieten werden metaalfragmenten ingebed in de isolatielaag. Tegelijkertijd leidden de open droog- en toevoermethoden gemakkelijk tot het inademen van zwevend metaalstof in de werkplaats, waardoor de kans nog groter werd dat onzuiverheden in de isolatielaag van de bovenafdekking van de aluminium power cell-behuizing terechtkwamen.

Dit type isolatiefout wordt gekenmerkt door langzame inductie en vertraagd falen, en is geen onmiddellijk defect in de fabriek. De cel doorstaat in de fabriek de 500V-isolatietest, maar kleine metaalresten in de isolatielaag kunnen niet worden gedetecteerd. Na het monteren en lassen van de batterij smelt de PP-isolatielaag van de bovenklep door hoge temperaturen en wordt metaalresten verplaatst met de stroom van het colloïde. Bij afkoeling krimpt het plastic en ontstaan ​​er kleine gaatjes. Trillingen tijdens de werking van de apparatuur veroorzaken intermitterende geleidbaarheid tussen de aansluitingen en de bovenkap, waardoor voortdurend micro-kortsluitingen ontstaan, wat geleidelijk leidt tot elektrochemische corrosie en elektrolytlekkage in de aluminium behuizing van een een-cellige lithium-ionbatterij.

De corrosie van de aluminium schaal in lithiumbatterijen heeft een duidelijk elektrochemisch mechanisme, dat de gelijktijdige vervulling van zowel elektronische als ionische kortsluitingsomstandigheden vereist. Onder normale omstandigheden heeft de batterijbehuizing een hoog potentiaal en is deze volledig geïsoleerd van de negatieve elektrode; Zodra een vreemd metalen voorwerp geleidbaarheid veroorzaakt tussen de terminal en de schaal, neemt het potentieel van de aluminium schaal snel af, waardoor omstandigheden ontstaan ​​voor lithiatiecorrosie. Nadat de schaal in contact is gekomen met lithiumionen in de elektrolyt, vindt er een redoxreactie plaats, waarbij geleidelijk een aluminium-lithiumlegering wordt gevormd, conform de gangbare logica voor corrosiefalen van aluminiumschalen voor prismatische lithium-ijzerfosfaatcellen.

Het schaalcorrosieproces bestaat uit drie fasen: reductie van aluminiumoxide aan het oppervlak, vorming van lithiumlegeringen en diepe elektrochemische corrosie. Terwijl de lithium-intercalatiereactie voortduurt, combineren corrosieproducten met lucht en koolstofdioxide om alkalische zouten te vormen, waardoor de erosie en lekkage van de schaal wordt versneld. Omdat de buitencoating van de cel volledige isolatie biedt, met alleen een voor-geboorde montageopening en een positioneringsgat aan de onderkant, concentreren problemen op het gebied van corrosie, lekkage en isolatiefouten zich vooral in het onderste gedeelte van de aluminium behuizing van de lithiumioncel.

Om de hoofdoorzaak van de introductie van metaalvreemd materiaal aan te pakken, moet de industrie de procescontrole gedurende het hele proces optimaliseren. Dit kan worden bereikt door de matrijsmaterialen te verbeteren, de bladspeling te verkleinen en een ontbraam- en polijstproces toe te voegen om metaalresten te elimineren die tijdens de elektrodeverwerking worden gegenereerd; het toevoegen van een scheidings- en testproces voor grondstoffenmetaal om PPS-grondstofonzuiverheden te filteren; en het aanpassen van de droog- en afzuigapparatuur om een ​​gesloten- kringloopmodus te gebruiken, waardoor het risico op besmetting met vreemde stoffen tijdens de productie van aluminium omhulsels voor prismatische en cilindrische batterijbehuizingen volledig wordt verminderd.

Het optimaliseren van teststandaarden is de belangrijkste manier om latente fouten te onderscheppen. De bestaande 500V-spanningstest kan niet door kleine isolatieopeningen heen dringen en is onvoldoende om ingebedde metaalresten te detecteren. Terwijl de oorspronkelijke testnormen behouden blijven, is er een nieuw inspectieproces van 1500 V hoge- spanning, 2 mA stroom en volledige- afwerking toegevoegd, waarmee abnormale isolatieproblemen in de bovenklep effectief kunnen worden geïdentificeerd, defecte cellen nauwkeurig kunnen worden onderschept en het slagingspercentage in de fabriek en de operationele stabiliteit op lange- termijn van de bijpassende cellen voor de aluminium dieptrekstempelbatterijbehuizing aanzienlijk kunnen worden verbeterd.

Samenvattend is de belangrijkste oorzaak van lage isolatie en corrosie van de behuizing bij vierkante lithiumbatterijen het gebrek aan controle over vreemde metalen voorwerpen tijdens het productieproces. Verborgen micro-kortsluitingen kunnen geleidelijk leiden tot batterijstoringen en veiligheidsrisico's. Bij de massaproductie van energiebatterijen zijn grondstoffencontrole, procesoptimalisatie en upgrades van hoogspanningstests allemaal onmisbaar. Alleen door het opzetten van een alomvattend kwaliteitscontrolesysteem kunnen problemen met isolatiefouten in verschillende aluminium omhulsels van lithiumdroge cellenbatterijen bij de bron worden vermeden, waardoor de veilige en stabiele werking van het krachtige batterijsysteem wordt gegarandeerd.

Voor procesoptimalisatie vanaluminium behuizingen met droge cellen van lithium, isolatiefoutdiagnose en oplossingen voor massaproductiekwaliteitsinspectie, raadpleeg ons professionele technische team. We kunnen een uitgebreide besturingsoplossing aanpassen op basis van de productieomstandigheden om problemen met de batterij-isolatie en corrosie van de behuizing effectief te voorkomen.