Orsaker och förebyggande åtgärder för låg isolering i fyrkantiga litiumbatterier

Testdata för elektrisk prestanda visade att spännings- och inre resistansparametrar för den felaktiga cellen var inom det normala intervallet, och konventionella elektriska tester kunde inte identifiera den dolda faran. Cellens negativa polspänning var dock betydligt lägre än standardvärdet. Demontering och testning avslöjade onormal konduktivitet mellan minuspolen och topplocket. CT-skanning bekräftade att metalliska främmande föremål var inbäddade inuti isoleringsskiktet på topphöljet, vilket direkt bröt isoleringsisoleringsstrukturen mellan terminalen och skalet. Denna defekt är vanlig vid massproduktion av olika aluminiumskal för litiumjonprismatiska celler, och är ett dolt fel som orsakas av försumlighet i kontrollen av främmande föremål i processen.

Att spåra produktionsprocessen visade att de metalliska främmande föremålen huvudsakligen härrörde från två högriskprocesser.- För det första, i formsprutnings- och pressningsstegen, var gapet mellan skärkanterna på den negativa stansformen för stor, vilket genererade kopparspån och metallgrader under pressningsprocessen. För det andra blandades partiklar av rostfritt stål i den isolerande PPS-råvaran och efter formsprutning bäddades metallfragment in i isoleringsskiktet. Samtidigt ledde de öppna torknings- och matningsmetoderna lätt till inandning av suspenderat metalldamm i verkstaden, vilket ytterligare ökade sannolikheten för att föroreningar skulle blandas in i isoleringsskiktet på litiumkraftcellens aluminiumskals topphölje.

Denna typ av isoleringsfel kännetecknas av långsam induktion och fördröjt fel och är inte ett omedelbart fel på fabriken. Cellen klarar 500V motstå spänningsisoleringstestet på fabriken, men små metallskräp i isoleringsskiktet kan inte detekteras. Efter batterimontering och svetsning smälter höga temperaturer PP-isoleringsskiktet på topphöljet och metallskräp förskjuts med kolloidens flöde. Vid kylning krymper plasten och bildar små luckor. Vibrationer under drift av utrustningen orsakar intermittent ledningsförmåga mellan terminalerna och topplocket, vilket kontinuerligt utlöser mikro-kortslutningar, vilket gradvis leder till elektrokemisk korrosion och elektrolytläckage i aluminiumskalet på ett encelligt litium-jonbatteri.

Korrosionen av aluminiumskalet i litiumbatterier har en tydlig elektrokemisk mekanism, som kräver att både elektroniska och joniska kortslutningsförhållanden uppfylls samtidigt. Under normala förhållanden har batteriskalet en hög potential och helt isolerat från den negativa elektroden; när ett metalliskt främmande föremål orsakar ledningsförmåga mellan terminalen och skalet, minskar aluminiumskalpotentialen snabbt, vilket skapar förutsättningar för litiumkorrosion. Efter att skalet kommer i kontakt med litiumjoner i elektrolyten sker en redoxreaktion, som gradvis bildar en aluminium-litiumlegering, som överensstämmer med den vanliga korrosionsbrottslogiken hos aluminiumskal för prismatiska celler av litiumjärnfosfat.

Skalkorrosionsprocessen består av tre steg: ytreduktion av aluminiumoxid, bildning av litiumlegering och djup elektrokemisk korrosion. När litiuminterkalationsreaktionen fortsätter, kombineras korrosionsprodukter med luft och koldioxid för att bilda alkaliska salter, vilket påskyndar skalerosion och läckage. Eftersom cellens yttre beläggning ger fullständig isolering, med endast ett förborrat monteringsgap och positioneringshål i botten, är problem med korrosion, läckage och isoleringsfel mestadels koncentrerade till bottenområdet av litiumjoncells-aluminiumskalet.

För att ta itu med grundorsaken till introduktion av främmande metaller måste industrin optimera processkontrollen genom hela processen. Detta kan uppnås genom att uppgradera formmaterial, minska bladspelet och lägga till en avgradnings- och poleringsprocess för att eliminera metallskräp som genereras under elektrodbearbetning; lägga till en process för separation och testning av råmaterialmetaller för att filtrera föroreningar av PPS-råmaterial; och modifiering av tork- och sugutrustningen för att använda ett sluten-driftläge, vilket heltäckande minskar risken för kontaminering av främmande ämnen under produktionen av aluminiumskal för prismatiska och cylindriska batterihylsor.

Att optimera teststandarder är kärnmetoden för att fånga upp latenta fel. Det befintliga 500V motstå spänningstestet kan inte penetrera små isoleringsluckor och är otillräckligt för att upptäcka inbäddade metallrester. Samtidigt som de ursprungliga teststandarderna bibehålls, har en ny 1500V hög-högspänning, 2mA ström full-besiktningsprocess lagts till, som effektivt kan identifiera onormala isoleringsproblem i topplocket, exakt fånga upp defekta celler och avsevärt förbättra fabriksgenomgångshastigheten och långtids-att matcha batteriets funktionsstabilitet i aluminiumstämpelcellens hölje.

Sammanfattningsvis är kärnorsaken till låg isolering och höljeskorrosion i fyrkantiga litiumbatterier bristen på kontroll över metalliska främmande föremål under produktionsprocessen. Dolda mikro-kortslutningar kan gradvis orsaka batteriavbrott och säkerhetsrisker. Vid massproduktion av kraftbatterier är råvarukontroll, processoptimering och uppgraderingar av hög-testning oumbärliga. Endast genom att etablera ett omfattande kvalitetskontrollsystem kan problem med isoleringsfel i olika aluminiumskal av litium-torrcellsbatterier undvikas vid källan, vilket säkerställer en säker och stabil drift av batterisystemet.

För processoptimering avlitium torrcelliga aluminiumskal, isoleringsfeldiagnos och kvalitetsinspektionslösningar för massproduktion, kontakta vårt professionella tekniska team. Vi kan skräddarsy en heltäckande styrlösning baserad på produktionsförhållanden för att effektivt undvika batteriisoleringsfel och problem med höljeskorrosion.