عيوب تصنيع البطاريات وكيفية اكتشافها
العيوب الشائعة أثناء إنتاج بطاريات الليثيوم وطرق الكشف العملية لضمان السلامة والموثوقية - إرشادات من شركة Huawen New Power.
مقدمة
يتطلب تصنيع بطاريات الليثيوم عالية الجودة رقابة صارمة على المواد والعمليات والاختبارات. قد تؤدي العيوب التي تظهر أثناء طلاء الأقطاب الكهربائية، أو تجميع الخلايا، أو اللحام، أو ملء الإلكتروليت أو تكوينه، إلى انخفاض السعة، أو الشيخوخة المبكرة، أو الأعطال الخطيرة. يُلخص هذا الدليل العيوب الشائعة، وكيفية اكتشافها، وأفضل ممارسات مراقبة الجودة.
عيوب التصنيع الشائعة
| عيب | وصف | تأثير |
|---|---|---|
| تلوث الأقطاب الكهربائية | الجسيمات أو الغبار أو المواد الغريبة على أسطح الأقطاب الكهربائية | قصر كهربائي موضعي، زيادة في المقاومة، فقدان في السعة |
| طلاء رديء/قطب كهربائي غير متساوٍ | سمك المادة النشطة غير الموحد | اختلال التوازن بين الخلايا وتباين السعة |
| تلف الفاصل | تمزقات أو ثقوب أو ترقق في الفيلم الفاصل | خطر الانقطاع الحراري الداخلي القصير |
| عيوب اللحام/الموجات فوق الصوتية | اللحامات الباردة، الشقوق، الرش، الضغط غير المناسب | مقاومة عالية للتلامس، اتصالات متقطعة |
| مشاكل ملء الإلكتروليت | إلكتروليت غير كافي أو ملوث، هواء محاصر | فقدان القدرة، زيادة المعاوقة، توليد الغاز |
| عدم المحاذاة / وجود جسم غريب في التجميع | سوء وضع كومة الخلايا أو الحطام السائب | الإجهاد الميكانيكي والدوائر القصيرة |
| أخطاء التكوين/دورة التكوين | ملف تعريف التكوين أو التحكم في درجة الحرارة غير الصحيح | تكوين SEI ضعيف، شيخوخة متسارعة |
| عيوب الختم / الغلاف | الأختام غير المكتملة، التسريبات | تسرب الإلكتروليت، دخول الرطوبة، التآكل |
طرق الكشف ومتى تستخدمها
1. الفحص البصري
فحص أولي للكشف عن التلوث، وعيوب الطلاء، وبقع اللحام، وتلف الغلاف. استخدم المجاهر أو الفحص البصري الآلي (AOI) لتحقيق إنتاجية أعلى.
2. الاختبارات الكهربائية
فحص جهد الدائرة المفتوحة (OCV)، ومقاومة العزل، والاستمرارية، والقطبية، يكشف أخطاء التجميع مبكرًا. قِس مقاومة التلامس عند اللحامات.
3. اختبار القدرة والدورة
تكشف دورات الشحن والتفريغ الكاملة عن فقدان السعة، وكفاءة كولومبية، واتجاهات التدهور المبكرة. استخدم خلايا مُعَيَّنة للتحقق من الدفعات.
4. المقاومة الداخلية / EIS
يكتشف مطياف المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) و DCIR زيادة المعاوقة بسبب التلوث أو البلل الضعيف أو مشكلات SEI.
5. الأشعة السينية / التصوير المقطعي المحوسب
التصوير غير المدمر للكشف عن سوء المحاذاة الداخلية، والجسيمات الغريبة، وعيوب الفاصل في خلايا العينة.
6. اختبار التسرب والضغط
تعمل اختبارات تسرب الهيليوم أو اضمحلال الضغط على التحقق من سلامة الختم واكتشاف التسريبات الدقيقة التي قد تؤدي إلى دخول الرطوبة.
7. التصوير بالأشعة تحت الحمراء / التصوير الحراري
اكتشاف النقاط الساخنة أثناء اختبارات التكوين أو التيار العالي مما يشير إلى وجود مقاومة محلية أو قصر.
8. الصوتيات / الموجات فوق الصوتية
يمكن للانبعاث الصوتي أو الموجات فوق الصوتية اكتشاف التقشر الداخلي أو جيوب الغاز بشكل غير مدمر.
تدفق الاختبار واستراتيجية مراقبة الجودة
- فحص المواد الواردة (ملاط الطلاء، والفواصل، وجامعي التيار).
- المراقبة المرئية المباشرة وAOI في محطات الطلاء والقطع.
- فحص اللحام وقياس مقاومة التلامس بعد لحام اللسان.
- فحص وزن ملء الإلكتروليت وتسرب الفراغ.
- التكوين مع ملفات تعريف الشحنة التي تتم مراقبتها والتسجيل الحراري.
- عينة من اختبار EIS والأشعة السينية والقدرة لكل دفعة.
- الفحوصات الكهربائية النهائية في نهاية الخط والتحقق من الختم.
التدابير الوقائية للحد من العيوب
- الحفاظ على غرفة نظيفة أو بيئة خاضعة للرقابة (فئة ISO) للعمليات الحرجة.
- استخدم التوزيع والقياس الآليين لضمان الطلاءات الموحدة وحجم الإلكتروليت.
- المعايرة والصيانة الدورية لمعدات اللحام والقطع والتعبئة.
- تدريب المشغل وإجراءات التشغيل القياسية الواضحة للخطوات اليدوية.
- التحكم الإحصائي في العملية (SPC) مع مخططات التحكم المحددة وحدود العمل.
قائمة التحقق من الفحص النموذجية
| خطوة | يفحص | معايير القبول/الرفض |
|---|---|---|
| مرئي | نظافة السطح وتوحيد الطلاء | لا توجد جزيئات مرئية؛ سمك الطلاء ضمن التسامح |
| لحام | مقاومة الاتصال والبصرية | المقاومة ≤ المواصفات؛ لا شقوق أو تناثر |
| تعبئة | اختبار وزن الإلكتروليت والتسرب | الوزن ضمن التسامح؛ لا يوجد تسرب يمكن اكتشافه |
| تشكيل | ملف تعريف الشحن ودرجة الحرارة | الملف الشخصي داخل المنحنى؛ درجة الحرارة ≤ الحد |
| كهربائي | OCV وIR | الجهد داخل النطاق؛ الأشعة تحت الحمراء ≤ المواصفات |
تحليل السبب الجذري والتحسين المستمر
عند اكتشاف أي عيوب، يُجرى تحليل السبب الجذري (RCA) باستخدام أسلوبي 8D أو Fishbone. حلل معاملات العملية (درجة الحرارة، الضغط، الرطوبة)، ودفعات المواد، وسجلات المعدات. نفّذ الإجراءات التصحيحية وراقبها عبر SPC لمنع تكرارها.
خاتمة
تُعد أساليب الكشف الفعّالة، إلى جانب الضوابط الوقائية وتدفق مراقبة الجودة الفعّال، أساسيةً للحد من عيوب التصنيع في بطاريات الليثيوم. تُساعد تقنياتٌ تتراوح بين الفحص البصري والأشعة السينية ونظام EIS على تحديد المشاكل مُبكرًا، مما يحمي موثوقية المنتج وسلامته.
