Què és el segellat en calent de plàstic de les bateries d'ions de liti-?
Fallades de les cèl·lules de la bossa al camp? Al voltant del 60-70% es remunta a problemes de segellat. Ni el càtode, ni el separador, ni tan sols el BMS, només dues capes de pel·lícula que no s'uneixen correctament. El segellat en calent té potser dues pàgines a la majoria de llibres de text de la bateria, però provoca més reclamacions de garantia del que la gent vol admetre.
La pel·lícula que fa tota la feina
La pel·lícula laminat d'alumini té tres treballs empaquetats en un sol material. El niló exterior agafa rascades i bloqueja l'oxigen. La capa mitjana d'alumini atura la humitat-aquesta és la veritable barrera, ja que fins i tot petites quantitats de vapor d'aigua reaccionen amb LiPF6 per generar gas HF. El CPP interior (polipropilè fos) es fon durant el segellat per crear l'enllaç real.
Sona senzill. A la pràctica, aconseguir que les tres capes cooperin durant un cicle de segellat de 2-3 segons requereix més control del procés del que esperen la majoria de les operacions quan configuren per primera vegada una línia de bosses.
DNP, Showa Denko i Youlchon encara subministren la major part de la pel·lícula laminat premium a tot el món. Els fabricants xinesos-Zijiang, Daoming i uns quants més-han tancat la bretxa en aplicacions de-nivell mitjà, tot i que les cèl·lules de-cicle-alt de vida útil encara tendeixen a especificar pel·lícules japoneses o coreanes. L'elecció del material afecta el comportament del segellat més del que suggereixen els fulls de dades.
Com funciona realment el segellat
Dues barres escalfades, superior i inferior, comprimeixen la pel·lícula laminat plegada. La temperatura oscil·la entre 185 i 225 graus a la superfície de la barra. Però això és el que els manuals de l'equip no destaquen: la temperatura de la capa CPP acaba uns 10 graus més baixa que la temperatura de la barra perquè la calor passa primer a través del niló i l'alumini. Un punt de consigna de 215 graus significa aproximadament 205 graus a la interfície d'enllaç real.
Els segells laterals funcionen més fred-185 graus és típic, ja que només es tracta d'unió pel·lícula-a pel·lícula. Els segells superiors necessiten 210-220 graus perquè les pestanyes d'elèctrode travessen el paquet i la pel·lícula de segellador de pestanyes afegeix massa tèrmica. Aquest segellador (generalment PP modificat) s'ha d'unir simultàniament a la superfície de la pestanya metàl·lica i a la capa de CPP. Tres interfícies diferents, un cicle de segellat.
El mecanisme de fusió implica la interdifusió de la cadena de polímers. El CPP arriba a un estat de flux viscós, les cadenes migren a través de la interfície sota pressió, i després s'entrellacen a mesura que tot es refreda. Les corbes DSC de la majoria de pel·lícules de laminat comercials mostren la finestra de fusió entre 160 graus i 215 graus -dos pics endotèrmics que marquen els límits. Operar entre aquests pics és l'objectiu.
On les línies de producció lluiten
Contaminació del segell de la pestanya
es classifica com el mode de fallada més comú. L'ompliment d'electròlits es produeix abans del segellat final, i qualsevol residu a la superfície del segell mata la força d'unió. Fins i tot el vapor de dissolvent pot canviar l'energia superficial del CPP prou com per causar problemes. Algunes instal·lacions netegen les zones de segellat amb IPA; millors operacions controlen la humitat i utilitzen zones netes dedicades per al pas final de segellat. Aproveïdor de bateries de litiamb una alta fiabilitat de camp sol tenir protocols estrictes aquí-que val la pena preguntar durant la qualificació.
Uniformitat de temperatura al llarg de la barra de segellat
provoca més rebuigs del que la majoria de la gent s'adona. Els elements de calefacció no es distribueixen perfectament a través de la longitud de la barra. Els punts freds donen una fusió incompleta; els punts calents provoquen una compressió-allà on el CPP fos s'empeny des de la zona de segellat, deixant zones febles primes que s'esquerden en refredar-se. El control de la temperatura multi-zona ajuda, però moltes línies segueixen tenint barres d'una-zona i només accepten taxes de ferralla més altes.
Espremeu-extrem i micro-esquerda
ocorre quan la temperatura o la pressió són massa altes. El polímer fos no té cap lloc a on anar excepte pels costats de la zona de segellat. La fina capa residual desenvolupa esquerdes de tensió durant el refredament-de vegades visibles amb augment, de vegades no. Aquests es converteixen en camins de fuites amb el temps. Els capçals de segellat perfilats amb crestes i canals controlen el flux de material millor que les barres planes, tot i que costen més i requereixen toleràncies de configuració més estrictes.
Pestanya delaminació adhesiva
apareix mesos després de l'enviament de les cèl·lules. La pel·lícula segelladora de les pestanyes dels elèctrodes ha d'unir metall-a-adhesiu, adhesiu-a-adhesiu (on les capes es troben) i adhesiu-a-CPP. Faltar qualsevol interfície significa que l'electròlit eventualment s'enfila al llarg de la pestanya. Les cèl·lules passen les proves inicials de fuites i, a continuació, fracassen al camp quan finalment es trenca el lent fluix. Les proves d'envelliment accelerat detecten part d'això, però no tot.
Pel·lícules de laminació seca vs tèrmica
La manera com es va fabricar la pel·lícula laminat en si afecta el comportament de segellat.
La laminació tèrmica uneix CPP a alumini mitjançant adhesiu MPP sota calor i pressió. El procés funciona, però l'exposició a la calor pot fragilitzar la capa adhesiva. Algunsbateria de liti OEMels programes han canviat a les pel·lícules de laminació en sec-curat a temperatura més baixa, es manté més flexible i gestiona millor els dibuixos profunds.
Les pel·lícules de procés-seques en general ofereixen finestres de segellat més amples. Les pel·lícules de procés-tèrmic de vegades mostren esquerdes de-caixa durant les operacions de conformació que no passarien amb la pel·lícula seca. No vol dir que la tèrmica sigui dolenta; moltes cel·les de gran-volum l'utilitzen correctament. Però quan apareixen problemes de segellat i res més els explica, val la pena investigar el procés de fabricació de pel·lícules.
Notes d'equip
La barra de segellat superior sol funcionar com una "barra de llum" llisa embolicada amb cinta de PTFE. El tefló evita que s'enganxi quan el polímer s'extreu, proporciona alliberament després de cada cicle i ajuda a equilibrar lleugerament la distribució de la calor. La cinta es desgasta i necessita una substitució regular-El PTFE contaminat o desgastat apareix com a marques superficials a la pel·lícula segellada.
La barra inferior normalment té una superfície perfilada amb un canal central, folrat amb cautxú de silicona. La silicona proporciona la conformitat per gestionar les variacions de gruix de les zones de pestanyes. Sense aquest compliment, la distribució de la pressió és desigual i la força d'unió varia a través de l'amplada del segell.
El disseny asimètric-superior llis, inferior perfilat-ofereix una compressió controlada en lloc de només força de subjecció. La configuració és important aquí; unes quantes dècimes de mil·límetre en l'alineació de barres canvien notablement.
Preguntes que revelen la maduresa del procés
Durant la qualificació del proveïdor, aquestes preguntes solen separar les operacions greus d'aquelles que generaran maldecaps de garantia:
Qualsevolproveïdor personalitzat de bateries de litifer enginyeria de processos reals pot respondre-ho específicament. Probablement els que no poden externalitzar més del que admeten.
Realitat de la cadena de subministrament
Per a les cèl·lules que s'introdueixen en equips industrials-carretons elevadors, AGV, ascensors aeris, fregadores de sòls-la qualitat del material afecta el cost del cicle de vida més que el preu de compra. Abateries de liti a l'engròsel càlcul basat exclusivament en $/kWh no té sentit si les fallades del segell augmenten les trucades de servei el tercer any.
Les pel·lícules laminats japoneses i coreanes costen més. També fallen menys. Les pel·lícules xineses funcionen bé per a aplicacions de cicle més curt-o on predomina la pressió dels costos. Fes coincidir l'especificació del material amb el cas d'ús real en lloc de fer-ho per defecte al més barat-disponible.
Fabricants de bateries de litiamb-experiència interna en segellat tendeixen a prendre millors decisions d'aprovisionament aquí. Els que compren línies clau en mà i fan qualsevol pel·lícula suggerida pel venedor d'equips... els resultats varien.
El segellat no és complicat en concepte-calor, pressió, refrigeració. Fer-ho bé als volums de producció, amb penetracions de pestanyes, riscos de contaminació d'electròlits i gradients tèrmics, requereix més disciplina del procés del que suggereix la senzillesa. La fiabilitat del camp fa un seguiment bastant proper de la quantitat d'atenció que un fabricant presta a aquest pas.
