Nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa cách điện thấp ở pin lithium vuông

Dữ liệu kiểm tra hiệu suất điện cho thấy các thông số điện áp và điện trở trong của tế bào bị lỗi nằm trong phạm vi bình thường và thử nghiệm điện thông thường không thể xác định được mối nguy hiểm tiềm ẩn. Tuy nhiên, điện áp cực âm của tế bào thấp hơn đáng kể so với giá trị tiêu chuẩn. Việc tháo rời và kiểm tra cho thấy độ dẫn điện bất thường giữa cực âm và nắp trên. Quét CT xác nhận rằng các vật thể lạ bằng kim loại đã được nhúng vào bên trong lớp cách điện của nắp trên, trực tiếp phá vỡ cấu trúc cách ly cách điện giữa thiết bị đầu cuối và vỏ. Khiếm khuyết này thường gặp trong quá trình sản xuất hàng loạt các loại vỏ nhôm khác nhau cho pin lăng trụ lithium ion và là một lỗi tiềm ẩn do sơ suất trong việc kiểm soát các vật thể lạ trong quá trình này.

Việc truy tìm quy trình sản xuất cho thấy vật thể lạ bằng kim loại chủ yếu có nguồn gốc từ hai quy trình{0}có rủi ro cao. Thứ nhất, trong giai đoạn ép phun và ép, khe hở giữa các cạnh cắt của khuôn dập cực âm quá lớn, tạo ra phoi đồng và gờ kim loại trong quá trình ép. Thứ hai, các hạt thép không gỉ được trộn vào nguyên liệu thô PPS cách điện và sau khi ép phun, các mảnh kim loại được nhúng vào bên trong lớp cách nhiệt. Đồng thời, phương pháp sấy và cấp liệu hở dễ dẫn đến hít phải bụi kim loại lơ lửng trong xưởng, càng làm tăng thêm khả năng lẫn tạp chất vào lớp cách nhiệt của lớp vỏ nhôm pin lithium.

Loại hư hỏng cách điện này có đặc điểm là cảm ứng chậm và hư hỏng muộn và không phải là hư hỏng ngay lập tức tại nhà máy. Tế bào đã vượt qua bài kiểm tra cách điện chịu được điện áp 500V tại nhà máy, nhưng không thể phát hiện được các mảnh kim loại nhỏ bên trong lớp cách điện. Sau khi lắp ráp và hàn pin, nhiệt độ cao sẽ làm tan chảy lớp cách nhiệt PP của nắp trên và các mảnh vụn kim loại sẽ bị dịch chuyển theo dòng chảy của chất keo. Khi nguội, nhựa co lại, tạo thành những khoảng trống nhỏ. Rung trong quá trình vận hành thiết bị gây ra hiện tượng dẫn điện không liên tục giữa các cực và nắp trên, liên tục gây ra hiện tượng đoản mạch vi-, dần dần dẫn đến ăn mòn điện hóa và rò rỉ chất điện phân trong lớp vỏ nhôm của pin lithium-ion đơn{6}}cell.

Sự ăn mòn vỏ nhôm trong pin lithium có cơ chế điện hóa rõ ràng, đòi hỏi phải thực hiện đồng thời cả điều kiện ngắn mạch điện tử và ion. Trong điều kiện bình thường, vỏ pin có điện thế cao và cách điện hoàn toàn với điện cực âm; Khi một vật thể lạ bằng kim loại gây ra độ dẫn điện giữa cực và vỏ, điện thế của vỏ nhôm sẽ giảm nhanh chóng, tạo điều kiện cho sự ăn mòn quang thạch. Sau khi lớp vỏ tiếp xúc với các ion lithium trong chất điện phân, phản ứng oxi hóa khử xảy ra, dần dần tạo thành hợp kim nhôm{2}}lithium, phù hợp với logic chống ăn mòn phổ biến của lớp vỏ nhôm dành cho tế bào lăng trụ lithium sắt photphat.

Quá trình ăn mòn vỏ bao gồm ba giai đoạn: khử alumina bề mặt, hình thành hợp kim lithium và ăn mòn điện hóa sâu. Khi phản ứng xen kẽ lithium tiếp tục, các sản phẩm ăn mòn kết hợp với không khí và carbon dioxide để tạo thành muối kiềm, làm tăng tốc độ xói mòn và rò rỉ vỏ. Bởi vì lớp phủ bên ngoài của tế bào cung cấp khả năng cách nhiệt hoàn toàn, chỉ có một-khoảng trống lắp ráp được khoan trước và lỗ định vị ở phía dưới nên các vấn đề về ăn mòn, rò rỉ và hư hỏng cách điện chủ yếu tập trung ở khu vực phía dưới của Vỏ nhôm Lithium Ion Cell.

Để giải quyết nguyên nhân cốt lõi của việc đưa tạp chất kim loại vào, ngành cần tối ưu hóa việc kiểm soát quy trình trong toàn bộ quy trình. Điều này có thể đạt được bằng cách nâng cấp vật liệu khuôn, giảm độ hở của lưỡi dao và bổ sung quy trình mài mòn và đánh bóng để loại bỏ các mảnh vụn kim loại tạo ra trong quá trình xử lý điện cực; bổ sung quy trình thử nghiệm và tách kim loại nguyên liệu thô để lọc tạp chất nguyên liệu thô PPS; và sửa đổi thiết bị sấy và hút để áp dụng chế độ vận hành vòng-đóng, giảm toàn diện nguy cơ nhiễm tạp chất lạ trong quá trình sản xuất Vỏ nhôm cho Vỏ pin hình lăng trụ và hình trụ.

Tối ưu hóa các tiêu chuẩn kiểm tra là phương tiện cốt lõi để ngăn chặn các lỗi tiềm ẩn. Thử nghiệm điện áp chịu được 500V hiện tại không thể xuyên qua các khe hở cách điện nhỏ và không đủ để phát hiện các khuyết tật do mảnh vụn kim loại nhúng vào. Trong khi vẫn giữ nguyên các tiêu chuẩn thử nghiệm ban đầu, quy trình kiểm tra hoàn thiện toàn bộ-điện áp cao 1500V-, dòng điện 2mA mới đã được thêm vào. Quy trình này có thể xác định một cách hiệu quả các vấn đề cách điện bất thường ở nắp trên, chặn chính xác các ô bị lỗi và cải thiện đáng kể tốc độ đạt tiêu chuẩn xuất xưởng cũng như độ ổn định hoạt động lâu dài-của các ô phù hợp đối với hộp pin dập sâu bằng nhôm.

Tóm lại, nguyên nhân cốt lõi của hiện tượng cách điện và ăn mòn vỏ ở pin lithium vuông thấp là do thiếu khả năng kiểm soát các vật thể lạ bằng kim loại trong quá trình sản xuất. Các mạch ngắn-ẩn vi mô có thể dần dần gây ra hỏng pin và gây nguy hiểm về an toàn. Trong quá trình sản xuất pin điện hàng loạt, việc kiểm soát nguyên liệu thô, tối ưu hóa quy trình và nâng cấp-kiểm tra điện áp cao đều là những điều không thể thiếu. Chỉ bằng cách thiết lập một hệ thống kiểm soát chất lượng toàn diện, các vấn đề về lỗi cách điện trong các loại vỏ nhôm của pin lithium khô khác nhau mới có thể tránh được ngay tại nguồn, đảm bảo hệ thống pin điện hoạt động an toàn và ổn định.

Để tối ưu hóa quy trình củavỏ nhôm khô lithium, chẩn đoán lỗi cách điện và các giải pháp kiểm tra chất lượng sản xuất hàng loạt, vui lòng tham khảo ý kiến ​​​​của đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp của chúng tôi. Chúng tôi có thể tùy chỉnh giải pháp điều khiển toàn diện dựa trên điều kiện sản xuất để tránh hư hỏng cách điện của pin và các vấn đề ăn mòn vỏ một cách hiệu quả.