リチウム-イオン電池のプラスチック ホット シールとは何ですか?
現場でのパウチセルの故障?約 60-70% はシールの問題に遡ります。カソードでも、セパレータでも、BMSでさえ、適切に結合しなかった2層のフィルムだけです。ホットシールについては、ほとんどのバッテリーの教科書で 2 ページほど掲載されていますが、人々が認めたくないほど多くの保証請求の原因となります。
すべての仕事をする映画
アルミラミネートフィルムは、1つの素材に3つの役割が詰まっています。外側のナイロンは傷をつき、酸素を遮断します。中間のアルミニウム層が湿気を遮断します-これが本当のバリアです。微量の水蒸気でも LiPF6 と反応して HF ガスが発生するからです。内側の CPP (キャスト ポリプロピレン) はシール中に溶けて実際の結合を形成します。
単純そうに聞こえます。実際には、2 ～ 3 秒のシール サイクル中に 3 つの層すべてを連携させるには、ほとんどの作業が最初にパウチ ラインをセットアップするときに予想するよりも多くのプロセス制御が必要です。
DNP、昭和電工、ユルチョンは今でもプレミアムラミネートフィルムのほとんどを世界中に供給しています。中国のメーカー-Zijiang、Daoming、その他数社-は中層アプリケーションでの差を縮めていますが、-サイクル-の高いライフセルは依然として日本または韓国の映画を仕様とする傾向があります。材料の選択は、データシートが示唆する以上にシール動作に影響を与えます。
シーリングが実際にどのように機能するか
上部と下部の 2 本の加熱されたバーが、折り畳まれたラミネート フィルムを圧縮します。バー表面の温度は 185 度から 225 度になります。しかし、ここで機器のマニュアルが強調していないのは、熱が最初にナイロンとアルミニウムを通って伝導するため、CPP 層の温度は最終的にバーの温度より約 10 度低くなります。 215 度の設定値は、実際の接合界面でおよそ 205 度を意味します。
サイドシールはより低温で動作します-フィルムとフィルムを接着しているだけなので、185 度が一般的です-。電極タブがパッケージを貫通し、タブシーラントフィルムが熱質量を追加するため、トップシールには 210 ～ 220 度が必要です。そのシーラント (通常は変性 PP) は、金属タブの表面と CPP 層に同時に接着する必要があります。 3 つの異なるインターフェース、1 つのシーリング サイクル。
融合メカニズムにはポリマー鎖の相互拡散が含まれます。 CPP は粘性流動状態に達し、圧力下で鎖が界面を移動し、すべてが冷えるにつれて絡み合います。ほとんどの市販のラミネート フィルムの DSC 曲線は、160 度から 215 度の間のメルト ウィンドウを示します。-境界を示す 2 つの吸熱ピーク。これらのピークの間で動作することが目標です。
生産ラインが苦戦している場所
タブシールの汚れ
最も一般的な故障モードとしてランク付けされています。電解質の充填は最終シールの前に行われるため、シール表面に残留物があると接着強度が損なわれます。溶媒蒸気であっても、CPP の表面エネルギーが変化して問題が発生する可能性があります。施設によってはシール部分を IPA で拭く場合もあります。より適切な操作では湿度を制御し、最終シールステップに専用のクリーンゾーンを使用します。あリチウム電池パックのサプライヤー現場での信頼性が高い企業には、通常、厳格なプロトコルが存在します。{0}}資格認定の際に尋ねる価値があります。
シールバーに沿った温度均一性
ほとんどの人が思っているよりも多くの拒否を引き起こします。発熱体はバーの長さ全体に完全には分布しません。コールドスポットは不完全な融合をもたらします。ホットスポットにより、溶融した CPP がシールゾーンから押し出される場所で絞りが発生し、冷却時に亀裂が生じる薄い弱い領域が残ります。マルチゾーンの温度制御は役に立ちますが、多くのラインは依然としてシングルゾーンバーを稼働させており、高いスクラップ率を受け入れるだけです。-
絞り-と微小な亀裂-
温度や圧力が高すぎると起こります。溶融したポリマーはシールゾーンの側面から出る以外に行き場がありません。薄い残留層は冷却中に応力亀裂を発生します-拡大すると見える場合もあれば、見えない場合もあります。これらは時間の経過とともに漏れ経路となります。リッジとチャネルを備えたプロファイルされたシーリング ヘッドは、フラット バーよりも材料の流れをよりよく制御しますが、コストが高く、より厳しい設定公差が必要になります。
タブ接着剤の剥離
セルが出荷されてから数か月後に表示されます。電極タブのシーラント フィルムは、金属と-接着剤、-接着剤と-（層が接する部分）、および接着剤-と-CPPを接着する必要があります。界面が欠けていると、最終的に電解液がタブに沿って浸透することを意味します。セルは最初のリークテストに合格しますが、現場で最終的にゆっくりとしたクリープが発生したときに不合格になります。加速老化試験では、これらの一部を検出できますが、すべてを検出できるわけではありません。
ドライラミネートフィルムとサーマルラミネートフィルムの違い
ラミネートフィルム自体の製造方法は、シール動作に影響します。
サーマルラミネートでは、MPP 接着剤を使用して熱と圧力の下で CPP をアルミニウムに接着します。このプロセスは機能しますが、熱にさらされると接着層が脆化する可能性があります。いくつかのリチウム電池のOEMプログラムはドライ ラミネート フィルムに切り替えました。-接着剤は低温で硬化し、柔軟性が向上し、深絞りの処理が向上します。
乾式プロセス フィルムは通常、より広いシール ウィンドウを提供します。{0}}熱処理フィルムでは、成形操作中にエッジケースに亀裂が生じることがあります。これはドライフィルムでは発生しません。-熱が悪いという意味ではありません。多くの高容量セルがこれをうまく使用しています。-しかし、シーリングの問題が発生し、それを他に説明できない場合は、フィルムの製造プロセスを調査する価値があります。
装備に関する注意事項
上部シーリング バーは通常、PTFE テープで包まれた滑らかな「ライト バー」として動作します。テフロンはポリマーが絞り出される際の固着を防ぎ、各サイクル後に解放を提供し、熱分布をわずかに均一にするのに役立ちます。テープが摩耗するため、定期的な交換が必要です-PTFE が汚染されたり、摩耗したりすると、シールされたフィルムの表面に跡が現れます。
下部バーは通常、中央に溝があり、シリコンゴムで裏打ちされた輪郭のある表面を持っています。シリコーンは、タブ領域の厚さの変化に対応するコンプライアンスを提供します。このコンプライアンスがないと、圧力分布が不均一になり、シール幅全体で接着強度が変化します。
非対称のデザイン-上部は滑らか、底部は輪郭が描かれています-。クランプ力だけでなく、制御された圧縮を実現します。ここではセットアップが重要です。バーの位置合わせが数十分のミリメートルで結果が著しく変化します。
プロセスの成熟度を明らかにする質問
サプライヤーの認定の際、次のような質問によって、重大な業務と保証の問題を引き起こす業務が区別される傾向があります。
どれでもカスタムリチウム電池サプライヤー実際のプロセスエンジニアリングを行うことで、これらに具体的に答えることができます。それができない人は、おそらく自分たちが認めている以上にアウトソーシングを行っているでしょう。
サプライチェーンの現実
産業機器-フォークリフト、AGV、高所作業車、床洗浄機-に使用されるセルの場合、材料の品質は購入価格よりもライフサイクル コストに大きく影響します。あリチウム電池の卸売りシールの故障により 3 年目にサービスコールが増加する場合、純粋に $/kWh に基づいた計算は的を外します。
日本と韓国のラミネートフィルムは価格が高くなります。失敗も少なくなります。中国のフィルムは、サイクルが短い用途や、コストのプレッシャーが大きい用途には適しています。-入手可能な最も安いものをデフォルトとするのではなく、材料の仕様を実際の使用例に合わせます。-
リチウム電池メーカー社内にシーリングの専門知識がある人は、ここでの調達決定をより適切に行う傾向があります。-ターンキーラインを購入し、機器ベンダーが提案したあらゆるフィルムを実行している人...結果は異なります。
シーリングは、熱、圧力、冷却という概念においては複雑ではありません。{0}タブの貫通、電解質汚染のリスク、温度勾配などを伴う生産量で適切に処理するには、その単純さから想像されるよりも多くのプロセス規律が必要です。現場での信頼性は、メーカーがこのステップにどれだけ注意を払うかによって決まります。
