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表面清洁度及动态表面张力等领先技术在动力电池壳体、隔膜、涂布等工艺的应用

  • 2020/7/14
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新能源汽车在全球范围内快速兴起,对锂电池的质量要求越来越高,运用新的检测技术能使动力电池生产工艺更稳定。

一、金属表面清洁度检测使电池壳体及电极焊接质量更稳定

由于电容量更高的锂电池则对焊接工艺要求更高,动力电池的领军制造企业已在电极、Pack壳体,电路板的焊接工序前的使用德国析塔 SITA表面清洁度仪量化检测金属表面的清洁度,有效避免焊接中气孔、裂纹、炸火、脱焊、虚焊等缺陷问题。 

在电池的加工工艺会造成零部件表面的有油污、指纹、粉尘等污染物,如果在焊接之前没有彻底清洗零部件表面,在高温环境下焊接时,油污中的碳氢化合物会发生分离,从而造成气孔缺陷;或者在焊接过程中造成飞溅现象,除了与材料本身特性有关,表面清洁度太差是导致焊接质量问题的主要原因之一。

因此,在焊接电池壳体与电极零件之前,通过定量检测技术对零部件表面清洁度进行高效监控,能更加准确直观评估清洗工艺是否合格,最大程度上避免产品质量问题的产生。

1.表面清洁度重要性及定量检测方案

德国析塔 SITA CleanoSpector 表面清洁度仪是全球领先的高端定量检测设备,能实时非接触式快速量化精准检测金属表面清洁度,测试只需3秒,能快速判断工件是否已足够干净进入下一步工序,减少因工件表面没洗干净而造成的涂层镀层附着力不良、焊接不牢固等问题,也能高效协助生产部门稳定基材的清洗质量、优化与改善锂电池的生产工艺,提高了工作效率和降低不良率。

表面清洁度仪

2.表面清洁度仪检测原理—共焦法

表面清洁检测原理-共焦法

德国析塔 SITA表面清洁度仪采用共焦法原理,通过光源发射出最佳波长的UV光检测金属表面的污染物,内置的传感器精准探测污染物引起的荧光强度,该荧光强度的大小取决于基材表面有机物残留情况,从而能精准量化检测金属表面清洁度。

借助UV光源和传感器的共同作用,表面清洁度仪能快速量化清洁度测试结果,用于直接判断金属基膜表面干净程度是否达到合格范围,有效避免了人为判断造成的测量误差,从而防止某些质量缺陷问题的出现,如脱焊、虚焊等,保证成品质量达到要求。

3.案例分享

由于政府环保要求的不断提高,国内某知名新能源动力电池制造商将新型环保清洗方法替代传统水基清洗剂,但替换后单靠人工肉眼判断零部件的清洗效果未能量化记录其表面清洁度数据。而清洗质量下降导致零部件表面残留油污过多,容易造成后续焊接工艺出现虚焊和产品表面氧化等质量问题.

该企业使用德国析塔 SITA CleanoSpector 表面清洁度仪,在锂电池焊接前对壳体、电极和电池盖板等零部件进行快速清洁度量化检测,高效精准记录清洁度的相关数据,避免人为主观判断带来的质量风险,更有效审查生产步骤和清洗程序,进而优化清洗工序,稳定了生产质量,减少返工率, 降低生产成本。

SITA CleanoSpector 表面清洁度仪

二、用动态表面张力仪监控电池隔膜浆料的生产工艺保证隔膜润湿性能

作为锂电池关键材料之一的隔膜,主要是让电解质离子自由导通且防止正负极材料的电极物理接触,所以它必须具有优越的电绝缘性和化学稳定性的性能。其中,生产电池隔膜时,浆料在基膜上快速润湿铺展,能有效稳定浆料在电池隔膜上的涂布质量并防止针孔现象,进而稳定及提升电性能。

德国析塔SITA动态表面张力仪,能有效监测隔膜浆料生产时的添加剂浓度(如润湿剂、粘结剂等),有助于严格控制合适的添加剂的剂量使浆料在隔膜表面的润湿良好并形成稳定均匀的涂层。

SITA动态表面张力仪

德国析塔 SITA全自动动静态表面张力仪采用气泡压力法的原理, 生产工人通过该仪器能快速测量浆料的动态表面张力,精准监控浆料的润湿性能和流平性能,从而及时发现不同批次浆料的差异,大大降低产品的不良率。

通常在基膜上进行涂布印刷只有几毫秒到几十毫秒(甚至更短时间),如圆环或铂金板法等的传统静态测试则无法详细分析浆料润湿性等性能。

SITA全自动动静态表面张力仪

三、利用便携式接触角仪检测隔膜的润湿性能

检测电池隔膜成品的润湿性能,如果使用普通台式接触角仪测量时必须切样并送到实验室检验。德国析塔的便携式接触角仪,可以在工厂车间直接测量产品的表面润湿性能。

SITA SurfaSpector 手持式接触角仪

1.析塔 SITA SurfaSpector 手持式接触角仪具有以下特点:

☞便捷移动使用,在工厂现场使用无需连接电脑;

☞轻松补充纯水;

☞允许灵活测量各种形状样品的接触角;

☞采用接触式触摸屏,操作简单实用;

四、利用瑞士涂魔师非接触膜厚分析仪无损快速在线测量电池阴极阳极材料的涂布厚度

电池阴极和阳极材料的涂布膜厚和均匀性极大的影响电池质量和安全性。来自瑞士的涂魔师非接触式精准膜厚检测技术能快速精准测量未固化涂层,烘干前即可实时得出干膜厚度,能协助工艺工程师优化涂覆工艺,稳定产品质量。

涂魔师非接触膜厚分析仪

烘干后再测量。同样,电池外壳的粉末涂料,也可以在固化前即可测出干膜厚度,如果膜厚超过合格范围,可即时调节喷粉量等,使喷涂膜厚迅速达到合格范围内。

五、德国VMA高速分散研磨设备

德国VMA Dispermat高效分散研磨设备集分散搅拌、研磨、均质、乳化于一体,高效的分散研磨技术能协助制造企业生产均匀且细度小的电池浆料。

VMA高速分散研磨设备

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