角型リチウム電池の絶縁低下の原因と予防策

電気的性能試験データは、欠陥のあるセルの電圧と内部抵抗パラメータが正常範囲内であることを示しており、従来の電気的試験では隠れた危険性を特定できませんでした。しかし、セルのマイナス端子電圧は基準値よりも大幅に低かった。分解して検査したところ、マイナス端子とトップカバーの間に異常な導電性があることが判明しました。 CTスキャンにより、トップカバーの絶縁層内に金属異物が埋め込まれており、端子とシェル間の絶縁絶縁構造を直接破壊していることが確認されました。この欠陥は、リチウムイオン角形電池用の各種アルミニウムシェルの量産工程でよく見られる欠陥で、工程中の異物管理の不注意によって引き起こされる隠れた欠陥です。

製造プロセスを追跡したところ、金属異物は主に 2 つの高リスクプロセスから発生したことが判明しました。{0}}まず、射出成形とプレスの段階で、負極端子抜き型の刃先間のギャップが大きすぎて、プレス加工中に銅の削りくずや金属バリが発生していました。次に、絶縁性のPPS原料にステンレス粒子を混合し、射出成形後、絶縁層の内部に金属片を埋め込みました。同時に、開放乾燥および供給方法により、作業場内で浮遊した金属粉塵の吸入が容易に発生し、リチウムパワーセルのアルミニウムシェルトップカバーの絶縁層に不純物が混入する可能性がさらに高まりました。

このタイプの絶縁不良は、遅い誘導と遅れて起こる故障という特徴があり、工場では直ちに欠陥になるわけではありません。工場出荷時の500V耐圧絶縁試験に合格していますが、絶縁層内の微細な金属片は検出できません。バッテリーの組み立てと溶接後、高温によりトップカバーの PP 絶縁層が溶け、金属の破片がコロイドの流れとともに排出されます。冷却するとプラスチックが収縮し、小さな隙間が形成されます。機器の動作中の振動により、端子と上部カバーの間に断続的な導電性が発生し、継続的に微小短絡が引き起こされ、単セル リチウム- イオン バッテリーのアルミニウム シェルの電気化学的腐食と電解液の漏れが徐々に発生します。-

リチウム電池のアルミニウムシェルの腐食には明確な電気化学的メカニズムがあり、電子的短絡条件とイオン的短絡条件の両方が同時に満たされる必要があります。通常の状態では、バッテリーシェルは高電位にあり、負極から完全に絶縁されています。金属異物によって端子とシェルの間に導電性が生じると、アルミニウム シェルの電位が急速に低下し、リチウム化腐食の条件が生じます。シェルが電解質中のリチウムイオンと接触すると、酸化還元反応が起こり、アルミニウム-リチウム合金が徐々に形成されます。これは、リン酸鉄リチウム角形電池のアルミニウムシェルの主流の腐食破壊ロジックに準拠しています。

シェルの腐食プロセスは、表面のアルミナの還元、リチウム合金の形成、および深部の電気化学的腐食の 3 つの段階で構成されます。リチウムのインターカレーション反応が続くと、腐食生成物が空気および二酸化炭素と結合してアルカリ塩を形成し、シェルの浸食と漏れが加速します。セルの外側コーティングは完全な絶縁を提供しており、底部に事前にドリルで開けられたアセンブリ ギャップと位置決め穴のみがあるため、腐食、漏れ、絶縁不良の問題は主にリチウム イオン セル アルミニウム シェルの底部領域に集中しています。-

金属異物混入の根本原因に対処するには、業界はプロセス全体を通じてプロセス制御を最適化する必要があります。これは、金型の材料をアップグレードし、ブレードのクリアランスを削減し、バリ取りと研磨プロセスを追加して電極加工中に発生する金属の破片を除去することで実現できます。 PPS原料の不純物を濾過するための原料金属の分離および試験プロセスを追加します。また、乾燥および吸引装置を変更して閉ループ動作モードを採用し、角型および円筒型電池ケース用のアルミニウム シェルの製造中の異物混入のリスクを包括的に軽減します。-

テスト基準の最適化は、潜在的な障害を阻止するための中心的な手段です。既存の 500V 耐電圧試験では、小さな絶縁ギャップを通過することができず、埋め込まれた金属片の欠陥を検出するには不十分です。元の試験基準を維持しながら、新しい 1500V 高電圧、2mA 電流の完全仕上げ検査プロセスが追加されました。これにより、トップ カバーの異常な絶縁問題を効果的に特定し、欠陥セルを正確に遮断し、アルミニウム深絞りスタンピング バッテリー ケースの適合セルの工場合格率と長期動作安定性を大幅に向上させることができます。-

要約すると、角形リチウム電池の絶縁性の低下とケースの腐食の主な原因は、製造プロセス中の金属異物の管理の欠如にあります。隠れた微小短絡は、徐々にバッテリーの故障や安全上の問題を引き起こす可能性があります。-動力電池の量産では、原材料の管理、プロセスの最適化、高電圧試験のアップグレードがすべて不可欠です。-総合的な品質管理体制を確立することによってのみ、各種リチウム乾電池のアルミシェルにおける絶縁不良の問題を根本から回避し、動力電池システムの安全かつ安定した動作を確保することができます。

プロセスの最適化のためにリチウム乾電池アルミニウムシェル、絶縁不良診断、量産品質検査ソリューションについては、当社の専門技術チームにご相談ください。生産条件に基づいて包括的な制御ソリューションをカスタマイズして、バッテリーの絶縁不良やケーシングの腐食の問題を効果的に回避できます。