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汽车领域


在全球范围内,电动交通的重要性正日益凸显。随着电动汽车 (EV) 和插电式混合动力电动汽车 (PHEV) 产量的增加,电池的需求量也在快速增长。动力电池既是主要的易损件,也是潜在的危险源。在电动交通时代,消费者不再对传统豪华燃油车青睐有加,也不希望短短几年后就要花费大笔资金更换动力电池来恢复汽车的续航里程。汽车制造商和供应商必须在生产过程中使用合适的检漏方法,因为电芯中的电解液在任何情况下都不得溢出或接触到水和湿气。作为国际领先的泄漏检测设备制造商之一 (www.size-auto.com),上海贤日已将动力电池制造过程不同阶段的要求总结为以下几点。

动力电池检漏的必要性

1. 每一个电芯都必须做到密封

电解液与水发生反应时,会产生损坏电芯的氢氟酸。电芯寿命到期时,电解液中的水含量应尽可能保持最低。因此,电芯作为动力电池的最小单元,也必须确保气密性和水密性。电芯可分为三类:方形电芯、圆柱形电芯和软包电芯。10年后,电解液中的水含量应低于80 ppm。假设平均空气湿度为50%,则最大允许泄漏量为10-6 mbar∙l/s。对于是否满足这一可靠气密性要求,只有使用现代化的测试气体方法才能进行验证,如在真空室中进行氦气检测。


2. 防止电池在运输过程发生热失控

电池检漏的理由

目前,大多数电芯都产自亚洲的制造工厂。遗憾的是,电芯可能在运输过程受到损坏, 由此造成一系列致命后果。例如,由于存在起火隐患,客机上禁止托运锂离子电池和电芯。单个电芯因内部短路出现所谓的热失控,已导致不计其数的集装箱被烧毁。由于电芯电解液燃烧时的温度可以达到1,100 ℃,单个电芯可能会引爆整个集装箱。这些惨痛教训足以警示供应商切实地对电池进行检漏。


3. 进货检验是确保质量的唯一途径

根据相关经验,许多专家和科学家认为有效的进货检验对于制造商和供应商至关重要。通常,加工厂可以使用来自亚洲市场的空电芯,并在当地进行注液、密封和分容。之后还要进行泄漏检测,这一步必不可少。方形电芯的易漏区域位于盖板和电极接头之间的焊缝;圆柱形电芯的易漏区域位于圆柱形壳体与电极之间的压接接头处;而软包电芯的密封处较易发生泄漏。

4. 电池模组和电池包的壳体应具备防水能力

电芯先被组装成电池模组,然后再将电池模组组合成电池包。一些OEM本身有能力执行这些生产步骤,另一些则从德国的一级供应商处采购成品电池包。电池包壳体必须为其中的电池模组和电芯提供防水保护,并符合IP67IP69K防护等级,即要求壳体可以承受高压水射流清洗。电池边缘的泄漏率取决于壳体材料。塑料或钢制壳体的泄漏率范围为10-3  5 x 10-3mbar∙l/s。而铝制壳体的泄漏率范围为10-5 mbar∙l/s。为此,建议使用示踪气体进行泄漏检测,这一过程通常借助机械手自动完成。

5. 良好的冷却性能才能确保电池寿命长久

由于电池在行驶和充电过程中会出现发热,动力电池在整个生命周期的冷却可靠性也会对其可靠性和使用寿命产生影响。由此,必须对动力电池的电芯和电子控制单元 (ECU) 进行冷却。通常有两种冷却方式:被动式风冷或主动式液冷。主动式液冷使用水-乙二醇混合液或制冷剂 (R1234yf)。具体的密封性要求取决于冷却介质。水-乙二醇混合液的泄漏率限值为10-3mbar∙l/sR1234yf等制冷剂应按照约10-5 mbar∙l/s的泄漏率进行测试,且需要使用示踪气体方法。

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