Co je plastové horké těsnění lithiových{0}iontových baterií?
Selhání sáčkových buněk v terénu? Přibližně 60-70 % se vrací k problémům s těsněním. Ani katoda, ani separátor, dokonce ani BMS – jen dvě vrstvy filmu, které se správně nespojily. Horké těsnění má ve většině učebnic baterií možná dvě stránky, ale způsobuje více záručních nároků, než si lidé chtějí přiznat.
Film, který dělá všechnu práci
Hliníková laminátová fólie má tři úlohy zabalené do jednoho materiálu. Vnější nylon absorbuje škrábance a blokuje kyslík. Střední hliníková vrstva brání vlhkosti-to je skutečná bariéra, protože i malá množství vodní páry reagují s LiPF6 za vzniku HF plynu. Vnitřní CPP (litý polypropylen) se během těsnění roztaví a vytvoří skutečný spoj.
Zní to přímočaře. V praxi to, že všechny tři vrstvy spolupracují během 2-3 sekundového svařovacího cyklu, vyžaduje větší kontrolu procesu, než většina operací očekává, když poprvé sestavují sáčkovou linku.
DNP, Showa Denko a Youlchon stále dodávají většinu prémiových laminátových fólií po celém světě. Čínští výrobci-Zijiang, Daoming a několik dalších-překonali mezeru v aplikacích střední-úrovně, ačkoli buňky s vysokým-cyklem-životního cyklu mají stále tendenci používat japonský nebo korejský film. Volba materiálu ovlivňuje chování těsnění více, než naznačují technické listy.
Jak těsnění ve skutečnosti funguje
Dvě vyhřívané tyče, horní a spodní, stlačují složenou laminátovou fólii. Teplota na povrchu tyče se pohybuje od 185 stupňů do 225 stupňů. Ale zde je to, co příručky zařízení nezdůrazňují: Teplota vrstvy CPP končí asi o 10 stupňů nižší než teplota tyče, protože teplo nejprve prochází nylonem a hliníkem. Nastavená hodnota 215 stupňů znamená zhruba 205 stupňů na skutečném spojovacím rozhraní.
Boční těsnění běží chladněji-185 stupňů je typických, protože jde pouze o spojování filmu-na film. Horní těsnění potřebují 210-220 stupňů, protože jazýčky elektrod prorazí obal a film těsnicího prostředku na jazýčky dodává tepelnou hmotu. Tento tmel (obvykle modifikovaný PP) se musí spojit současně s povrchem kovového poutka a vrstvou CPP. Tři různá rozhraní, jeden uzavírací cyklus.
Fúzní mechanismus zahrnuje interdifúzi polymerního řetězce. CPP dosáhne stavu viskózního toku, řetězy migrují přes rozhraní pod tlakem a poté se zaplétají, jak se vše ochlazuje. Křivky DSC pro většinu komerčních laminátových fólií ukazují okno tání mezi 160° a 215° -dva endotermické píky označující hranice. Cílem je provoz mezi těmito vrcholy.
Kde bojují výrobní linky
Znečištění těsnění karty
řadí se jako nejčastější způsob selhání. K naplnění elektrolytem dochází před konečným utěsněním a jakékoli zbytky na povrchu těsnění ničí pevnost spoje. Dokonce i páry rozpouštědla mohou změnit povrchovou energii CPP natolik, že způsobí problémy. Některá zařízení otírají těsnicí oblasti pomocí IPA; lepší operace kontrolují vlhkost a pro závěrečný krok těsnění používejte vyhrazené čisté zóny. Adodavatel lithiových bateriís vysokou spolehlivostí v terénu má obvykle přísné protokoly,{0}}na které stojí za to se během kvalifikace zeptat.
Rovnoměrnost teploty podél těsnicí lišty
způsobuje více odmítnutí, než si většina lidí uvědomuje. Topná tělesa nejsou dokonale rozmístěna po délce tyče. Studená místa poskytují neúplnou fúzi; horká místa způsobují vytlačení-v místech, kde je roztavený CPP vytlačován ze zóny těsnění, přičemž zanechávají tenké slabé oblasti, které při ochlazení praskají. Více-zónová regulace teploty pomáhá, ale spousta linek stále používá jednozónové tyče a pouze akceptují vyšší míru zmetkovitosti.
Squeeze{0}}out a mikro-cracking
se stane, když teplota nebo tlak překročí příliš vysokou hodnotu. Roztavený polymer nemá kam jít, kromě stran těsnicí zóny. V tenké zbytkové vrstvě vznikají během ochlazování trhliny způsobené napětím-někdy viditelné při zvětšení, někdy ne. Časem se z nich stanou únikové cesty. Profilované těsnicí hlavy s hřebeny a kanály řídí tok materiálu lépe než ploché tyče, i když jsou dražší a vyžadují užší tolerance nastavení.
Delaminace lepidla na štítky
se objeví měsíce po odeslání buněk. Těsnící film na elektrodách musí spojit kov-s-lepidlem, lepit-s-lepidlem (kde se vrstvy setkávají) a lepit-s-CPP. Chybějící jakékoli rozhraní znamená, že elektrolyt nakonec nasává podél poutka. Články projdou počáteční zkouškou těsnosti a poté selžou v terénu, když pomalé tečení konečně prorazí. Testy zrychleného stárnutí zachytí některé z toho, ale ne všechny.
Suchá vs tepelná laminovací fólie
Způsob výroby samotné laminátové fólie ovlivňuje těsnicí vlastnosti.
Tepelná laminace spojuje CPP s hliníkem pomocí lepidla MPP za tepla a tlaku. Proces funguje, ale působení tepla může zkřehnout vrstvu lepidla. Nějakýlithiová baterie OEMprogramy přešly na suché laminovací fólie-adhezivum vytvrzuje při nižší teplotě, zůstává pružnější a lépe zvládá hluboké tažení.
Fólie ze suchého{0}}procesu obecně nabízejí širší těsnicí okna. Fólie z tepelného-procesu někdy vykazují trhliny na hranách-pouzdra během tvářecích operací, ke kterým by u suchého filmu nedošlo. Neznamená to, že termika je špatná; spousta-buněk s velkým objemem jej úspěšně používá. Ale když se objeví problémy s těsněním a nic jiného je nevysvětlí, proces výroby filmu stojí za prozkoumání.
Poznámky k vybavení
Horní těsnicí lišta obvykle běží jako hladká "lehká lišta" obalená PTFE páskou. Teflon zabraňuje slepování, když se polymer vymačká, poskytuje uvolnění po každém cyklu a pomáhá mírně vyrovnat distribuci tepla. Páska se opotřebovává a potřebuje pravidelnou výměnu-Znečištěný nebo opotřebovaný PTFE se projevuje jako povrchové stopy na zatavené fólii.
Spodní lišta má typicky profilovaný povrch se středovým kanálkem, lemovaný silikonovou pryží. Silikon poskytuje poddajnost pro zvládnutí změn tloušťky od oblastí poutka. Bez této poddajnosti je rozložení tlaku nerovnoměrné a pevnost spoje se mění po šířce těsnění.
Asymetrický design-hladká horní část, profilovaná spodní část-poskytuje kontrolovanou kompresi, nikoli pouze upínací sílu. Zde záleží na nastavení; několik desetin milimetru v zarovnání tyčí se projeví znatelně.
Otázky, které odhalují zralost procesu
Během kvalifikace dodavatele mají tyto otázky tendenci oddělovat vážné operace od těch, které způsobí problémy se zárukou:
Žádnýzakázkový dodavatel lithiových bateriískutečné procesní inženýrství na ně může konkrétně odpovědět. Ti, kteří nemohou, pravděpodobně outsourcují více, než připouštějí.
Realita dodavatelského řetězce
U buněk pro průmyslová zařízení-vysokozdvižné vozíky, AGV, vysokozdvižné vozíky, podlahové myčky{1}}kvalita materiálu ovlivňuje náklady životního cyklu více než pořizovací cenu. Avelkoobchod lithiových bateriívýpočet založený čistě na $/kWh se míjí účinkem, pokud selhání těsnění ve třetím roce zvýší servisní zásahy.
Japonské a korejské laminátové fólie jsou dražší. Také méně selhávají. Čínské filmy fungují dobře pro aplikace s kratším-cyklem nebo tam, kde dominuje tlak na cenu. Přizpůsobte specifikaci materiálu skutečnému případu použití, nikoli výchozí-dostupnou.
Výrobci lithiových bateriídíky{0}}odborným znalostem v oblasti pečetění se zde obvykle lépe rozhodují o zdrojích. Ti, kteří kupují linky na klíč a provozují jakýkoli film, který dodavatel zařízení navrhl... výsledky se liší.
Koncepce utěsnění není komplikovaná-teplem, tlakem, chlazením. Správné dosažení výrobních objemů, s pronikáním chlopní, riziky kontaminace elektrolytem a teplotními gradienty, vyžaduje větší kázeň procesu, než naznačuje jednoduchost. Spolehlivost v terénu velmi úzce souvisí s tím, jakou pozornost výrobce tomuto kroku věnuje.
