Тестер термосварки аккумуляторных пакетных ячеек: целостность алюминиевого ламината для литий-ионных элементов

Литий-ионные пакетные ячейки содержат электролит, литиевые соли и органические растворители при повышенной температуре в условиях заряда. Нарушение шва — будь то недостаточная прочность, микроотверстия или канальные течи на границе электродного вывода (tab interface) — создаёт каналы проникновения влаги и дегазации электролита. Контаминация влагой вызывает деградацию ёмкости, внутреннее короткое замыкание, а в наихудших сценариях — тепловой разгон. Для аккумуляторных сборок электромобилей и потребительских электронных элементов отказ шва на производственном масштабе означает значительный риск отзыва и ответственности за безопасность. Испытание термосварки по ASTM F88 при рабочей температуре процесса 200°C — стандартный контроль качества алюминиевого ламината пакетных ячеек.

Широко принятая отраслевая спецификация прочности термосварного шва алюминиевого ламината для литий-ионных пакетных ячеек составляет не менее 22.5N/15mm при целевой температуре сварки 195–205°C. Эта спецификация вытекает из квалификационных требований производителей аккумуляторных элементов и согласуется со стандартами GB/T для мягкокорпусных литиевых аккумуляторов на китайском рынке. Градиентный тестер STH-5 эффективно валидирует, соответствует ли данная марка алюминиевого ламината и заданная комбинация параметров сварки этой спецификации — и строит полное температурное окно выше и ниже 200°C для определения запаса надёжности процесса.

Пакетная ячейка имеет две геометрии шва: верхний шов (в зоне заливочного порта электролита и электродных выводов) и боковые швы (периметральные). Верхние швы более сложны из-за границы электродного вывода — алюминиевый или никелевый вывод (tab) должен быть заварен сквозь плёнку без образования канальной течи по его краям. Образцы по ASTM F88 для испытания шва в зоне вывода вырезаются перпендикулярно границе вывода. Боковые швы испытываются как стандартные швы плёнка-к-плёнке. Оба типа шва должны соответствовать спецификации ≥22.5N/15mm при производственных параметрах; градиентное тестирование на STH-5 подтверждает оптимальное окно для каждого.

Алюминиевый ламинат для пакетных ячеек имеет относительно узкое оптимальное окно сварки — обычно 190–210°C для распространённых марок, с целевым значением 195–205°C. Ниже нижней границы прочность шва падает ниже спецификации 22.5N/15mm; выше верхней границы начинается расслоение алюминиевого ламината. Градиентный тестер STH-5 определяет это окно с высокой точностью. Для новой марки плёнки или нового материала вывода задайте градиент от 180°C до 220°C с шагом 10°C. Полученная 5-точечная кривая выявляет SIT, оптимальное плато и температуру начала деструкции — предоставляя полный набор данных для валидации процесса при квалификации новой конструкции ячейки.

Ключевые стандарты для упаковки литий-ионных пакетных ячеек: (1) ASTM F88 — измерение прочности шва (N/15mm); (2) ASTM F2029 — лабораторная процедура термосварки; (3) GB/T 31485 (Китай) — требования безопасности и методы испытаний тяговых литий-ионных элементов, включая целостность упаковки; (4) IEC 62133 — требования безопасности герметичных портативных перезаряжаемых элементов; (5) IEC 62619 — требования безопасности стационарных литий-ионных аккумуляторов. Тестеры KHT STH предоставляют данные по ASTM F88, подтверждающие соответствие требованиям к целостности упаковки по всем перечисленным стандартам.