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    鋰電池電芯卷繞工藝檢測項目具體介紹

    文章出處:超級管理員 人氣:133發表時間:2022-10-31 11:44:52

    鋰離子電池卷繞是檢測一個關鍵的工藝。一般來說,正負極片、隔膜、正負極耳、保護膠帶、終止膠帶等材料固定在各自的放料軸上,設備自動放卷,正負極耳焊接自動校正定位、保護膠帶的涂層、電芯卷繞、下料到輸送帶等動作。最后,電池在卷繞過程中一次性完成,減少了裝配過程中的人為干預,減少了極片過程的損壞,提高了電池的裝配質量。

     

    因此,鋰離子電池繞組過程需要大量的檢測,以保證產品質量,主要包括:

    1、尺寸檢測

    以假設電池設計為例,具體說明了卷繞電池尺寸檢測的主要內容。

     

    1、1、電池形狀尺寸

    如圖1所示,包括高度,包括高度A,寬度I,厚度X,膠帶寬度F和位置G、F、H,極耳位置B、C、D、E等等。這些尺寸可直接測量,與卷繞工藝和設備精度有關。

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    圖1卷繞電芯外形尺寸圖

     

    1、2、極片的相對位置

    當電芯卷繞時,為了防止正極擴散的鋰離子在負極的相應位置接受嵌入晶格,負極必須包裹正極,并有一定的尺寸剩余空間。同時,為了避免短路,隔膜必須包裹負極。因此,如圖2所示,卷繞電池必須確保負極在長度方向上有富余,隔膜包裹負極。極片的相對位置非常關鍵,具體參數包括隔膜的長度M,以及與負極的相對尺寸J、K等等。此外,正負極之間的相對位置L等等。這些尺寸受極片涂布規格的影響、卷繞工藝等影響。

     

    此外,在極片寬度方向上,負極還需要超過正極的一定余量V,隔膜超過負極一定余量W。寬度方向的對齊度直接由繞組工藝的精度決定。當精度高時,余量尺寸可以更小,電池能量密度可以更高。但是,為了降低電池的安全系數,必須確保工藝精度,否則對電池存在巨大的安全風險。卷芯每層極片的對齊度一般會用X射線檢測設備。如圖3所示,當正負極之間的寬度相對尺寸不符合要求時,設備會自動報警,消除不良品。

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    圖2卷繞電芯片相對位置圖

     

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    圖3卷芯對齊度X射線檢測(左)正常和(右)不良圖像

     

    1、3、極片切斷位置和極耳焊接位置

    如圖4所示,間隙涂層的極片需要根據電池設計確定相應的極片規格,如間歇尺寸,A、B兩側的錯位設計等。卷繞時,極片切割位置正確,保證極片規格正常,形成正確的卷芯。因此,在卷繞電芯時,還需要檢測極片規格是否正常,如正極參數N、O、P,負極參數N’、O’、P等等。極耳焊接位置是否正確,如R、S、T等。

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    圖4極片規格及極耳焊接位置

     

    1、4、膠帶位置

    如圖5所示,膠帶粘貼主要包括涂層邊緣膠帶、極耳保護膠帶等。在確定卷繞過程時,這些參數也需要逐一確定。

     

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    圖5貼膠帶位置示意圖

     

    2、卷芯質量檢測

    一般來說,極片在加工過程中,對于單面涂層、漏箔等缺陷極片會被標記出來,單極片在卷曲時會被卷出來。但仍有缺陷極片經常出現在卷芯中,對卷芯進行質量檢測,消除不合格品,可以進一步保證質量。質量檢測異常的主要原因是極片加工過程中產生的不良產品,如涂層表面密度不符合要求、單面涂層、極片有膠帶等缺陷。

     

    3、極片切斷毛刺檢測

    至于毛刺的控制標準,一般毛刺尺寸小于隔膜厚度的一半,但有些廠家的控制要求更嚴格,毛刺不超過涂層。極片切割刀長期使用會磨損,影響切割效果,因此切割刀需要壽命管理,定期檢測切割質量,避免毛刺。一般切割毛刺的觀察過程如圖6所示:切割極片,繞過圓筒樣品,觀察光學顯微鏡下的切割面,檢測是否有毛刺。

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    圖6極切斷毛刺觀察

     

    4、卷芯絕緣耐電壓試驗

    卷繞后,裸芯需要進行熱壓處理,整形極片和隔膜,使其接觸更緊密,降低鋰離子的傳輸阻力。在熱壓地面的同時,裸芯經常進行絕緣耐電壓測試,主要判斷電芯內是否有異物顆粒導致短路。金屬異物主要來自極片切割毛刺、極耳焊接碎屑等。

    絕緣耐電壓試驗一般采用安全規范儀器,試驗時,儀器給電池加電壓,電壓持續一段時間,然后檢泄漏電流是否保持在規定范圍內,判斷電池正負極是否短路。

     

    5、極耳焊接試驗

    極耳的焊接效果直接影響電池的性能。極耳焊接不良分為虛焊或過焊。虛焊和過焊都會增加電池的內阻,甚至無法充放電,導致電池出現嚴重的質量問題?,F有技術檢測極耳焊接質量的一般方法有:電阻試驗法、拉力試驗方法等。其中,電阻試驗方法測量焊接點的電阻,但靜態內阻只要有一點實際焊接就可以通過,缺點是不能保證焊接力滿足要求;拉力試驗方法中的拉力試驗是破壞性試驗,樣品應報廢,拉伸試驗機只能用于抽樣檢驗。

     

    6、卷芯內其他缺陷檢測

    卷芯內部缺陷還包括極片變形、斷裂等。


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