Дефекты производства аккумуляторов и способы их обнаружения
Распространенные дефекты при производстве литиевых аккумуляторов и практические методы их обнаружения для обеспечения безопасности и надежности — руководство от Huawen New Power.
Введение
Производство высококачественных литиевых аккумуляторов требует строгого контроля материалов, технологических процессов и испытаний. Дефекты, возникающие при покрытии электродов, сборке элементов, сварке, заполнении электролитом или формировании аккумуляторов, могут привести к снижению ёмкости, преждевременному старению и опасным отказам. В этом руководстве обобщены типичные дефекты, способы их обнаружения и рекомендации по контролю качества.
Распространенные производственные дефекты
| Дефект | Описание | Влияние |
|---|---|---|
| Загрязнение электрода | Частицы, пыль или посторонние вещества на поверхности электродов | Локальные короткие замыкания, повышенное сопротивление, потеря емкости |
| Плохое покрытие/неровный электрод | Неравномерная толщина активного материала | Дисбаланс между ячейками, разброс мощностей |
| Повреждение сепаратора | Разрывы, проколы или истончение разделительной пленки | Риск внутреннего короткого замыкания, теплового разгона |
| Сварочные/ультразвуковые дефекты | Холодные швы, трещины, брызги, неправильное давление | Высокое контактное сопротивление, прерывистые соединения |
| Проблемы с заполнением электролитом | Недостаточное количество или загрязнение электролита, скопление воздуха | Потеря емкости, повышенное сопротивление, газообразование |
| Несоосность / посторонний предмет в сборе | Неправильное расположение ячеек или свободный мусор | Механические воздействия, короткие замыкания |
| Ошибки формирования/циклирования формирования | Неправильный профиль формования или контроль температуры | Плохое формирование SEI, ускоренное старение |
| Дефекты уплотнения/корпуса | Неполные уплотнения, утечки | Утечка электролита, попадание влаги, коррозия |
Методы обнаружения и когда их использовать
1. Визуальный осмотр
Первичная проверка на наличие загрязнений, дефектов покрытия, брызг сварки и повреждений корпуса. Для повышения производительности используйте микроскопы или автоматизированный оптический контроль (АОИ).
2. Электрические испытания
Проверка напряжения холостого хода (OCV), сопротивления изоляции, целостности цепи и полярности позволяет своевременно обнаружить ошибки сборки. Измерьте контактное сопротивление в сварных швах.
3. Тестирование емкости и циклов
Полные циклы заряда-разряда позволяют выявить потерю емкости, кулоновскую эффективность и ранние тенденции к деградации. Используйте образцы ячеек для проверки партии.
4. Внутреннее сопротивление / EIS
Электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС) и DCIR позволяют обнаружить повышенное сопротивление из-за загрязнения, плохого смачивания или проблем SEI.
5. Рентгенография/КТ
Неразрушающая визуализация для обнаружения внутренних несоосностей, посторонних частиц и дефектов сепаратора в ячейках образца.
6. Испытание на герметичность и давление
Испытания на утечку гелия или падение давления подтверждают целостность уплотнения и обнаруживают микроутечки, которые могут привести к проникновению влаги.
7. ИК/тепловизионное изображение
Обнаружение горячих точек во время формирования или высокоточных испытаний, указывающих на локальное сопротивление или короткие замыкания.
8. Акустический/ультразвуковой
Акустическая эмиссия или ультразвук позволяют неразрушающим способом обнаружить внутренние расслоения или газовые карманы.
Поток тестирования и стратегия контроля качества
- Входной контроль материалов (покрытия, сепараторы, токосъемники).
- Поточный визуальный и АОИ-контроль на станциях нанесения покрытий и резки.
- Контроль сварного шва и измерение контактного сопротивления после сварки выводов.
- Проверка веса заполнения электролитом и герметичности вакуума.
- Формирование с контролируемыми профилями заряда и термическим каротажем.
- Образец для проведения EIS, рентгенографического и емкостного тестирования на каждую партию.
- Окончательные проверки электропроводки и герметичности.
Профилактические меры по уменьшению дефектов
- Поддержание чистого помещения или контролируемой среды (класс ISO) для критически важных процессов.
- Используйте автоматизированное дозирование и измерение для обеспечения равномерности покрытия и объема электролита.
- Регулярная калибровка и техническое обслуживание сварочного, режущего и заправочного оборудования.
- Обучение операторов и четкие стандартные операционные процедуры для ручных операций.
- Статистический контроль процесса (SPC) с определенными контрольными картами и пределами действия.
Образец контрольного списка проверки
| Шаг | Проверять | Критерии принятия/отклонения |
|---|---|---|
| Визуальный | Чистота поверхности, равномерность покрытия | Видимых частиц нет; толщина покрытия в пределах допуска |
| Сварка | Контактное сопротивление и визуальное | Стойкость ≤ спецификации; без трещин и брызг |
| Заполнение | Тест веса и утечки электролита | Вес в пределах допуска; утечки не обнаружено |
| Формирование | Профиль заряда и температура | Профиль в пределах кривой; температура ≤ предела |
| Электрические | ОКВ и ИР | Напряжение в пределах диапазона; IR ≤ спецификация |
Анализ первопричин и постоянное совершенствование
При обнаружении дефектов выполните RCA с использованием метода 8D или метода «рыбьей кости». Проанализируйте параметры процесса (температуру, давление, влажность), партии материалов и журналы оборудования. Примите корректирующие меры и отслеживайте их с помощью SPC для предотвращения повторного возникновения дефектов.
Заключение
Надежные методы обнаружения в сочетании с профилактическим контролем и строгим контролем качества имеют решающее значение для минимизации производственных дефектов литиевых аккумуляторов. Различные методы, от визуального осмотра до рентгенографии и электрохимической спектроскопии (ЭИС), помогают выявлять проблемы на ранних стадиях, обеспечивая надежность и безопасность продукции.
