الأسباب والتدابير الوقائية لانخفاض العزل في بطاريات الليثيوم المربعة

أظهرت بيانات اختبار الأداء الكهربائي أن معلمات الجهد والمقاومة الداخلية للخلية المعيبة كانت ضمن النطاق الطبيعي، ولم يتمكن الاختبار الكهربائي التقليدي من تحديد الخطر الخفي. ومع ذلك، كان الجهد الطرفي السلبي للخلية أقل بكثير من القيمة القياسية. كشف التفكيك والاختبار عن وجود موصلية غير طبيعية بين الطرف السالب والغطاء العلوي. أكد التصوير المقطعي أن الأجسام المعدنية الغريبة كانت مدمجة داخل الطبقة العازلة للغطاء العلوي، مما أدى إلى كسر هيكل العزل العازل مباشرة بين الجهاز والهيكل. هذا العيب شائع في الإنتاج الضخم لأغلفة الألومنيوم المختلفة للخلايا المنشورية أيون الليثيوم، وهو فشل خفي ناجم عن الإهمال في التحكم في الأجسام الغريبة أثناء العملية.

كشف تتبع عملية الإنتاج أن الأجسام المعدنية الغريبة نشأت أساسًا من عمليتين -عاليتي الخطورة. أولاً، في مراحل القولبة بالحقن والضغط، كانت الفجوة بين حواف القطع لقالب التقطيع الطرفي السالب كبيرة جدًا، مما أدى إلى توليد نشارة نحاسية ونتوءات معدنية أثناء عملية الضغط. ثانيا، تم خلط جزيئات الفولاذ المقاوم للصدأ في المواد الخام العازلة PPS، وبعد صب الحقن، تم دمج الأجزاء المعدنية داخل الطبقة العازلة. وفي الوقت نفسه، أدت طرق التجفيف والتغذية المفتوحة بسهولة إلى استنشاق الغبار المعدني المعلق في ورشة العمل، مما يزيد من احتمال اختلاط الشوائب في الطبقة العازلة للغطاء العلوي من غلاف الألومنيوم لخلية طاقة الليثيوم.

يتميز هذا النوع من فشل العزل بالتحريض البطيء والفشل المتأخر، وهو ليس عيبًا فوريًا في المصنع. تجتاز الخلية اختبار عزل الجهد الكهربي 500 فولت في المصنع، ولكن لا يمكن اكتشاف الحطام المعدني الصغير داخل الطبقة العازلة. بعد تجميع البطارية واللحام، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى إذابة الطبقة العازلة PP للغطاء العلوي، ويتم إزاحة الحطام المعدني مع تدفق المادة الغروانية. عند التبريد، ينكمش البلاستيك، ويشكل فجوات صغيرة. يؤدي الاهتزاز أثناء تشغيل المعدات إلى حدوث توصيل متقطع بين الأطراف والغطاء العلوي، مما يؤدي باستمرار إلى حدوث دوائر قصيرة -مصغرة، مما يؤدي تدريجيًا إلى التآكل الكهروكيميائي وتسرب الإلكتروليت في الغلاف الألومنيوم لبطارية أيون الليثيوم-خلية واحدة.

إن تآكل غلاف الألمنيوم في بطاريات الليثيوم له آلية كهروكيميائية واضحة تتطلب تحقيقًا متزامنًا لظروف الدائرة القصيرة الإلكترونية والأيونية. في ظل الظروف العادية، يكون غلاف البطارية ذو إمكانات عالية ومعزولًا تمامًا عن القطب السالب؛ بمجرد أن يتسبب جسم معدني غريب في حدوث التوصيل بين الطرف والقشرة، تنخفض إمكانات غلاف الألومنيوم بسرعة، مما يخلق ظروفًا لتآكل الليثيوم. بعد أن تتلامس القشرة مع أيونات الليثيوم في المنحل بالكهرباء، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال، مكونًا تدريجيًا سبيكة ليثيوم - من الألومنيوم، بما يتوافق مع منطق فشل التآكل السائد لأغلفة الألومنيوم للخلايا المنشورية من فوسفات حديد الليثيوم.

تتكون عملية تآكل القشرة من ثلاث مراحل: تقليل الألومينا السطحية، وتكوين سبائك الليثيوم، والتآكل الكهروكيميائي العميق. مع استمرار تفاعل إقحام الليثيوم، تتحد منتجات التآكل مع الهواء وثاني أكسيد الكربون لتكوين أملاح قلوية، مما يؤدي إلى تسريع تآكل القشرة والتسرب. نظرًا لأن الغلاف الخارجي للخلية يوفر عزلًا كاملاً، مع وجود فجوة تجميع محفورة مسبقًا وثقب تحديد الموضع في الأسفل، فإن مشكلات التآكل والتسرب وفشل العزل تتركز في الغالب في المنطقة السفلية من غلاف الألومنيوم لخلية أيون الليثيوم.

لمعالجة السبب الجذري لإدخال المواد الغريبة المعدنية، تحتاج الصناعة إلى تحسين التحكم في العملية طوال العملية بأكملها. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق ترقية مواد القالب، وتقليل خلوص الشفرة، وإضافة عملية إزالة الأزيز والتلميع لإزالة الحطام المعدني الناتج أثناء معالجة القطب الكهربائي؛ إضافة عملية فصل واختبار معادن المواد الخام لتصفية شوائب المواد الخام PPS؛ وتعديل معدات التجفيف والشفط لاعتماد وضع التشغيل ذو الحلقة المغلقة-، مما يقلل بشكل شامل من مخاطر التلوث بالمواد الغريبة أثناء إنتاج أغلفة الألومنيوم لحالات البطاريات المنشورية والأسطوانية.

يعد تحسين معايير الاختبار هو الوسيلة الأساسية لاعتراض الأخطاء الكامنة. لا يمكن لاختبار الجهد الكهربي الذي يتحمل 500 فولت الحالي أن يخترق فجوات العزل الصغيرة وهو غير كافٍ للكشف عن عيوب الحطام المعدني المضمن. مع الاحتفاظ بمعايير الاختبار الأصلية، تمت إضافة عملية فحص نهائية جديدة بجهد عالٍ-بجهد 1500 فولت وتيار 2 مللي أمبير-كاملة، والتي يمكنها تحديد مشاكل العزل غير الطبيعية في الغطاء العلوي بشكل فعال، واعتراض الخلايا المعيبة بدقة، وتحسين معدل النجاح في المصنع بشكل ملحوظ -واستقرار التشغيل على المدى الطويل للخلايا المطابقة لعلبة البطارية المصنوعة من الألومنيوم بختم الرسم العميق.

باختصار، السبب الأساسي لانخفاض العزل وتآكل الغلاف في بطاريات الليثيوم المربعة هو عدم السيطرة على الأجسام المعدنية الغريبة أثناء عملية الإنتاج. يمكن للدوائر القصيرة الدقيقة المخفية- أن تؤدي تدريجيًا إلى فشل البطارية ومخاطر السلامة. في الإنتاج الضخم لبطاريات الطاقة، يعد التحكم في المواد الخام وتحسين العملية وترقيات اختبار الجهد العالي- كلها أمورًا لا غنى عنها. فقط من خلال إنشاء نظام شامل لمراقبة الجودة، يمكن تجنب مشاكل فشل العزل في مختلف أغلفة الألمنيوم لبطاريات الليثيوم الجافة من مصدرها، مما يضمن التشغيل الآمن والمستقر لنظام بطارية الطاقة.

لتحسين عمليةقذائف الألومنيوم خلية الليثيوم الجافةوتشخيص أخطاء العزل وحلول فحص جودة الإنتاج الضخم، يرجى استشارة فريقنا الفني المحترف. يمكننا تخصيص حل التحكم الشامل على أساس ظروف الإنتاج لتجنب فشل عزل البطارية ومشاكل تآكل الغلاف بشكل فعال.