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氦质谱检漏仪在提升电池一致性上的重要作用

信息来源:www.jiadeluo.com   2021-12-20 16:14:48

    氦质谱检漏仪在提升电池一致性上的重要作用

    锂电池行业作为一个技术创新产业,特别是在需要提高动力电池性能的时候,产业链的各个环节都花在提高动力电池的能量密度上,取得了良好的效果。事实上,除了电池、PACK和材料外,电池制造和新能源汽车的质量也取决于电池制造设备的安全性和可靠性。其中,氦泄漏检测技术是动力电池生产过程中不可或缺的一部分。

 氦质谱检漏仪在提升电池一致性上的重要作用
    随着新能源汽车的发展上升到国家战略,当前汽车工业的发展迎来了机遇和转折点。在新的机遇背后,上游动力电池行业迎来了机遇和挑战。传统的广泛资本投资已不能满足竞争需求。只有升级技术,严格控制产品质量,才能取得巨大的发展。国家补贴政策倾向于更高能量密度的动力电池,这也对新能源汽车和动力电池的测试提出了新的要求。

    泄漏会导致电解质挥发、水渗透、膨胀等问题,从而导致锂电池性能下降甚至火灾爆炸。也许在许多人的印象中,体积和容量较小的数字锂电池泄漏性能并不那么明显,甚至认为即使泄漏也不会有大问题,所以没有引起行业的关注。

    随着动力电池市场的兴起和下游汽车公司对动力电池性能(特别是安全性能和能量密度)的要求,泄漏问题越来越受到动力电池企业的重视。今年上半年,近50家主流动力电池企业发现,对严格检测动力电池泄漏的需求显著增加。

    当前锂电池行业采用的检漏方式主要有水检目视检漏(水泡法)、气密性检漏(气检法)、压降式检漏(压降法)、差压检漏(差压法)、流量检漏(流量法)和真空箱式氦检漏(氦质谱检漏法)等。在这些方法当中,氦质谱检漏的检测精度高,要比企业现有检测设备的检漏精度要高3-4个数量级。

    1、氦检设备的工作原理,相比于传统检漏方法有哪些优势?

    氦检是先将电池里的空气抽掉,然后注入氦气,用氦质谱检测仪探测有没有氦气漏出。一方面,氦气是惰性气体,不会跟正负极材料、电解液等发生反应,所以很安全;另一方面,氦气比任何介质都要小,如果电池里面连氦气都不会泄漏,说明密封很好。

    电池厂可以选择两种氦检方式:

    一种是中间检,即在电池烘干注液之前进行检漏;

    一种是成品检,通常在化成之后进行检漏,终氦气将留在电池内部。由于氦气的特性,比留有空气在电池内部更有优势,且不会影响电池包括安全性在内的任何性能。

    现在由于各家工艺不一样,有些企业选择中间检,有些企业选择成品检。其实经过中间检后,到成品还可能发生泄漏,因为此时注液口是没被检测的。而成品检是连电池后的注液口都检测了,会更有保障些。有些电池厂很严谨,会同时做中间检及成品检,工艺更为完善。这意味着一条电池生产线配备两套氦检设备。

    相比于传统检漏方法,氦检检测效率高、检漏精度要高3-4个数量级,且不会对电池造成任何影响。而目前锂电池行业普遍采用的正压气泡检漏法容易导致电池壳体发生变形,同时检测效率和检测精度较低,尤其对金属壳体和铝塑膜软包装锂离子电池并不适用。氦质谱检漏仪在电池检漏中有显而易见的优势。

    2、目前动力电池企业对于氦检设备的接受程度如何?

    氦检设备确实能够帮助电池厂克服潜在的风险,严格把关电池泄漏问题。目前来看,大型动力电池企业已经开始慢慢收严电池泄漏标准,像CATL宁德时代、比亚迪这样的一流动力电池企业基本都在用氦检设备。其实早用氦检设备可追溯到2011年,那时作为工艺尝试在用。

    需注意的是,虽然电池厂对泄漏精度要求在往上提高,但目前没有充分的研究表明电池泄漏到什么程度会对性能造成影响,国家也没有相关标准出台。如果让电池厂对基础设备投入增加太大不合适,但如果主观忽略泄漏问题或者设低要求,又可能对电池性能及安全造成影响,所以电池厂要在两者之间平衡好。

    3、一套氦检设备的成本大概是多少?会给电池厂增加成本负担吗?

    现在各家电池厂的工艺不一样,生产效率及电池型号都不同,新龙浩会根据电池厂生产线安排、物流对接方式提供定制设备,相应报价会有所不同。相对于电池厂整线设备投入来说,氦检设备投入是很少的。

    4、未来电池行业对氦检设备的需求是怎样的?会比汽车零部件行业需求大吗?

    从产品质量提升角度来看,电池厂会越来越重视氦检,总体需求肯定是增长的;另从检漏技术来看,到后应该可以给各种不同类型电池都能提供好的技术方案,所以未来不管电池厂走哪个技术方向,总体需求都会上升;如果跨领域比较来看,电池行业对于氦检的需求暂时不会比汽车行业更大,长远来说可能会。