Causes et mesures préventives d'une faible isolation dans les batteries carrées au lithium

Les données des tests de performances électriques ont montré que les paramètres de tension et de résistance interne de la cellule défectueuse se situaient dans la plage normale et que les tests électriques conventionnels n'ont pas pu identifier le danger caché. Cependant, la tension aux bornes négatives de la cellule était nettement inférieure à la valeur standard. Le démontage et les tests ont révélé une conductivité anormale entre la borne négative et le capot supérieur. Le scanner a confirmé que des corps étrangers métalliques étaient incrustés à l'intérieur de la couche isolante du couvercle supérieur, brisant directement la structure d'isolation entre le terminal et la coque. Ce défaut est courant dans la production en série de diverses coques en aluminium pour les cellules prismatiques au lithium-ion et constitue une défaillance cachée causée par une négligence dans le contrôle des corps étrangers au cours du processus.

Le suivi du processus de production a révélé que les corps étrangers métalliques provenaient principalement de deux processus à haut-risque. Premièrement, lors des étapes de moulage par injection et de pressage, l'écart entre les arêtes de coupe de la matrice de découpage de la borne négative était trop grand, générant des copeaux de cuivre et des bavures métalliques pendant le processus de pressage. Deuxièmement, des particules d'acier inoxydable ont été mélangées à la matière première isolante PPS et, après moulage par injection, des fragments métalliques ont été incrustés à l'intérieur de la couche isolante. Dans le même temps, les méthodes de séchage et d'alimentation à l'air libre conduisaient facilement à l'inhalation de poussières métalliques en suspension dans l'atelier, augmentant encore la probabilité que des impuretés soient mélangées à la couche isolante du couvercle supérieur de la coque en aluminium de la pile au lithium.

Ce type de défaillance d’isolation se caractérise par une induction lente et une défaillance retardée et ne constitue pas un défaut immédiat en usine. La cellule réussit le test d'isolation de tension de tenue à 500 V en usine, mais de minuscules débris métalliques à l'intérieur de la couche d'isolation ne peuvent pas être détectés. Après l'assemblage et le soudage de la batterie, les températures élevées font fondre la couche isolante en PP du couvercle supérieur et les débris métalliques sont déplacés avec le flux du colloïde. En refroidissant, le plastique rétrécit, formant de minuscules interstices. Les vibrations pendant le fonctionnement de l'équipement provoquent une conductivité intermittente entre les bornes et le capot supérieur, déclenchant en permanence des micro-courts-circuits, conduisant progressivement à une corrosion électrochimique et à une fuite d'électrolyte dans la coque en aluminium d'une batterie-lithium-ion à une seule cellule.

La corrosion de la coque en aluminium des batteries au lithium suit un mécanisme électrochimique clair, nécessitant le respect simultané de conditions de court-circuit électronique et ionique. Dans des conditions normales, la coque de la batterie est à un potentiel élevé et complètement isolée de l'électrode négative ; Une fois qu'un corps étranger métallique provoque une conductivité entre la borne et la coque, le potentiel de la coque en aluminium diminue rapidement, créant des conditions propices à la corrosion par lithiation. Une fois que la coque entre en contact avec les ions lithium dans l'électrolyte, une réaction redox se produit, formant progressivement un alliage d'aluminium -lithium, conforme à la logique traditionnelle de défaillance par corrosion des coques en aluminium pour les cellules prismatiques au lithium fer phosphate.

Le processus de corrosion de la coque comprend trois étapes : la réduction de l'alumine en surface, la formation d'un alliage de lithium et la corrosion électrochimique profonde. À mesure que la réaction d'intercalation du lithium se poursuit, les produits de corrosion se combinent à l'air et au dioxyde de carbone pour former des sels alcalins, accélérant l'érosion et les fuites des coques. Étant donné que le revêtement extérieur de la cellule fournit une isolation complète, avec seulement un espace d'assemblage pré-percé et un trou de positionnement au fond, les problèmes de corrosion, de fuite et de défaillance de l'isolation sont principalement concentrés dans la zone inférieure de la coque en aluminium de la cellule lithium-ion.

Pour s’attaquer à la cause profonde de l’introduction de corps étrangers métalliques, l’industrie doit optimiser le contrôle du processus tout au long du processus. Ceci peut être réalisé en améliorant les matériaux du moule, en réduisant le jeu des lames et en ajoutant un processus d'ébavurage et de polissage pour éliminer les débris métalliques générés lors du traitement des électrodes ; l'ajout d'un processus de séparation et de test des métaux des matières premières pour filtrer les impuretés des matières premières PPS ; et modifier l'équipement de séchage et d'aspiration pour adopter un mode de fonctionnement en boucle fermée-, réduisant ainsi considérablement le risque de contamination par des corps étrangers lors de la production de coques en aluminium pour boîtiers de batterie prismatiques et cylindriques.

L'optimisation des normes de test est le principal moyen d'intercepter les défauts latents. Le test de tension de tenue de 500 V existant ne peut pas pénétrer dans les minuscules espaces d'isolation et est insuffisant pour détecter les défauts de débris métalliques incrustés. Tout en conservant les normes de test d'origine, un nouveau processus d'inspection de finition complète -courant 2 mA haute tension de 1 500 V a été ajouté, qui peut identifier efficacement les problèmes d'isolation anormaux dans le capot supérieur, intercepter avec précision les cellules défectueuses et améliorer considérablement le taux de réussite en usine et la stabilité opérationnelle à long terme -des cellules correspondantes pour le boîtier de batterie d'emboutissage profond en aluminium.

En résumé, la principale cause de la faible isolation et de la corrosion du boîtier des batteries carrées au lithium est le manque de contrôle sur les corps étrangers métalliques pendant le processus de production. Les micro-courts-circuits cachés peuvent progressivement provoquer une panne de batterie et des risques pour la sécurité. Dans la production de masse de batteries électriques, le contrôle des matières premières, l'optimisation des processus et la mise à niveau des tests haute tension-sont tous indispensables. Ce n'est qu'en établissant un système de contrôle de qualité complet que les problèmes de défaillance d'isolation dans diverses coques en aluminium de batteries sèches au lithium peuvent être évités à leur source, garantissant ainsi le fonctionnement sûr et stable du système de batterie d'alimentation.

Pour l'optimisation des processus decoques en aluminium à pile sèche au lithium, diagnostic des défauts d'isolation et solutions d'inspection de la qualité de la production de masse, veuillez consulter notre équipe technique professionnelle. Nous pouvons personnaliser une solution de contrôle complète basée sur les conditions de production pour éviter efficacement les problèmes de défaillance de l'isolation de la batterie et de corrosion du boîtier.