ฝาครอบเซลล์แบบแท่งปริซึมคือฝาครอบหรือฝาปิดโครงสร้างที่ปิดผนึกช่องเปิดด้านบนของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมแบบแท่งปริซึม เมื่อวางปึกอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ไว้ในกระป๋องโลหะทรงสี่เหลี่ยม ฝาครอบเซลล์จะถูกเชื่อมหรือรัดไว้ด้านบนเพื่อสร้างกล่องที่ปิดผนึกแน่นหนา มันไม่ใช่แค่ฝาเครื่องสำอาง — the ฝาครอบเซลล์แบบแท่งปริซึม เป็นส่วนประกอบที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำซึ่งทำหน้าที่สำคัญทางกล ไฟฟ้า และความปลอดภัยหลายอย่างพร้อมกัน
ฝาครอบประกอบด้วยหรือรวมองค์ประกอบสำคัญหลายประการ: เสาขั้วบวกและขั้วลบที่กระแสไฟฟ้าเข้าและออกจากเซลล์ ช่องฉีดอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในระหว่างการผลิตเพื่อเติมเซลล์ด้วยอิเล็กโทรไลต์ของเหลวก่อนการปิดผนึกขั้นสุดท้าย และช่องระบายความดันหรือวาล์วป้องกันการระเบิดที่จะปล่อยก๊าซภายในอย่างปลอดภัยหากเซลล์มีประจุมากเกินไปหรือประสบปัญหาความร้อนหนี ในการออกแบบหลายๆ แบบ ฝาครอบเซลล์ยังรวมเอาฉนวนเซรามิกหรือโพลีเมอร์รอบๆ เสาขั้วต่อแต่ละอันเพื่อป้องกันการลัดวงจรระหว่างขั้วต่อกับตัวเรือนโลหะ ซึ่งโดยทั่วไปจะมีศักยภาพที่แตกต่างกัน
ฝาครอบเซลล์แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่เซลล์ LiFePO4 (ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) รูปแบบขนาดใหญ่ในยานพาหนะไฟฟ้า (EV) ระบบกักเก็บพลังงาน (ESS) และรถโดยสารไฟฟ้า ไปจนถึงเซลล์ลิเธียมไอออนแบบแท่งปริซึมขนาดเล็กในแล็ปท็อป เครื่องมือไฟฟ้า และอุปกรณ์ทางการแพทย์ การออกแบบ ขนาด วัสดุ และชุดคุณลักษณะเฉพาะของฝาครอบจะแตกต่างกันไปอย่างมาก ขึ้นอยู่กับความจุของเซลล์ เคมี และสภาพแวดล้อมการใช้งานที่ต้องการ
ฝาครอบปลายเซลล์แบบแท่งปริซึมไม่ใช่โลหะแบนชิ้นเดียว เป็นส่วนประกอบย่อยที่รวมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน โดยแต่ละส่วนประกอบทำหน้าที่เฉพาะภายในการออกแบบเซลล์โดยรวม การทำความเข้าใจว่ามีอะไรอยู่ในฝาครอบช่วยให้คุณสามารถประเมินคุณภาพและความเข้ากันได้เมื่อทำการจัดหาอุปกรณ์ทดแทนหรือออกแบบชุดแบตเตอรี่
เสาขั้วบวกและขั้วลบคือเสานำไฟฟ้าสองต้นที่ยื่นออกมาผ่านฝาครอบเซลล์ ในเซลล์ LiFePO4 แบบแท่งปริซึมรูปแบบขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ ขั้วบวกทำจากอลูมิเนียมและขั้วลบทำจากทองแดง ซึ่งถูกเลือกให้ตรงกับวัสดุตัวสะสมกระแสไฟฟ้าภายในเซลล์ และลดความต้านทานการสัมผัสให้เหลือน้อยที่สุด เสาขั้วต่อแต่ละอันจะผ่านรูที่ตัดเฉือนอย่างแม่นยำบนฝาครอบ และแยกออกจากตัวฝาครอบด้วยซีลฉนวนเซรามิกหรือโพลีเมอร์ที่รัดแน่น โดยทั่วไปทำจากโพลีโพรพีลีน (PP) โพลีฟีลีนซัลไฟด์ (PPS) หรือเซรามิกคอมโพสิต ซีลนี้จะต้องรักษาสิ่งกีดขวางที่ปราศจากการรั่วซึมจากไอของอิเล็กโทรไลต์ ในขณะที่ทนทานต่อการสั่นสะเทือน การหมุนเวียนของความร้อน และความเค้นเชิงกลของการขันสลักเกลียวบัสบาร์เข้ากับขั้วต่อระหว่างการประกอบแพ็ค
ในระหว่างการผลิต เซลล์จะประกอบแห้ง (ไม่มีอิเล็กโทรไลต์) ฝาครอบถูกเชื่อมเข้ากับ จากนั้นอิเล็กโทรไลต์จะถูกฉีดผ่านช่องเติมขนาดเล็กในฝาครอบ หลังจากการเติมและการก่อตัว รอบพอร์ตนี้จะถูกปิดผนึกอย่างถาวรด้วยลูกบอลเหล็กหรืออลูมิเนียมที่เชื่อมด้วยเลเซอร์หรือกดให้เข้าที่ บนเซลล์ที่เสร็จแล้ว พอร์ตการฉีดที่ปิดผนึกจะมองเห็นเป็นวงกลมเล็กๆ ที่ยกขึ้นหรือปลั๊กบนพื้นผิวฝาครอบ ในเซลล์ที่ส่งคืนหรือเสียหาย ช่องฉีดที่ปิดสนิทอาจเป็นสาเหตุของการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ได้
ช่องระบายอากาศนิรภัยเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของฝาครอบเซลล์แบตเตอรี่แบบทรงแท่ง เป็นพื้นที่โลหะที่มีรอยบากหรือทำให้ผอมบางอย่างแม่นยำ ซึ่งมักจะเป็นรูปกากบาทหรือร่องวงกลม ซึ่งได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้แตกร้าวที่เกณฑ์ความดันภายในเฉพาะ โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.6 ถึง 1.2 MPa ขึ้นอยู่กับการออกแบบเซลล์ เมื่อแรงดันแก๊สภายในจากการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์หรือการระบายความร้อนถึงเกณฑ์นี้ ช่องระบายอากาศจะเปิดในลักษณะที่ได้รับการควบคุม โดยปล่อยก๊าซและป้องกันไม่ให้เซลล์แตกออกอย่างระเบิด ช่องระบายอากาศได้รับการออกแบบให้เป็นอุปกรณ์นิรภัยแบบพาสซีฟแบบครั้งเดียว เมื่อเปิดใช้งานแล้ว จะถือว่าเซลล์ไม่ทำงานและต้องถอดออกจากการให้บริการ ฝาครอบที่มีช่องระบายอากาศเสียหาย สึกกร่อน หรือเปิดใช้งานก่อนหน้านี้อาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างร้ายแรง และต้องเปลี่ยนทันที
ฝาครอบเซลล์แบบแท่งปริซึมบางอัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและเซลล์รถยนต์บางชนิด จะรวมอุปกรณ์ตัดกระแสไฟฟ้า (CID) ไว้ใต้ฝาครอบโดยตรง CID เป็นสวิตช์เชิงกลที่จะตัดการเชื่อมต่ออิเล็กโทรดภายในจากเสาขั้วต่อ หากแรงดันภายในเพิ่มขึ้นเกินเกณฑ์ขั้นต่ำ ก่อนที่ช่องระบายอากาศนิรภัยจะเปิดขึ้น ซึ่งให้การป้องกันกระแสเกินและการป้องกันประจุเกินในระดับก่อนหน้าและไม่ทำลาย การออกแบบเซลล์แบบแท่งปริซึมบางแบบไม่ได้รวม CID เนื่องจากเซลล์รูปแบบขนาดใหญ่มักอาศัยระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) สำหรับการป้องกันเบื้องต้นและช่องระบายอากาศเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยทางกลที่เป็นทางเลือกสุดท้าย
การเลือกใช้วัสดุสำหรับฝาครอบเซลล์ลิเธียมปริซึมเกี่ยวข้องกับการต้องแลกมาด้วยความระมัดระวังระหว่างน้ำหนัก ความต้านทานการกัดกร่อน การนำความร้อน ความสามารถในการเชื่อม และต้นทุน การเลือกใช้วัสดุที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่การกัดกร่อนของอิเล็กโทรไลต์ที่ฝาครอบ คุณภาพการเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่ำ หรือมีน้ำหนักมากเกินไปในการใช้งาน EV ที่ไวต่อน้ำหนัก
| วัสดุ | การใช้งานทั่วไป | ข้อได้เปรียบที่สำคัญ | ข้อจำกัดที่สำคัญ |
| อะลูมิเนียมอัลลอย (1060, 3003) | EV, ESS, เซลล์ LiFePO4 | น้ำหนักเบา เชื่อมด้วยเลเซอร์ได้ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อน | มีความแข็งแรงต่ำกว่าเหล็กที่มีความหนาเท่ากัน |
| สเตนเลส (SUS304) | เซลล์แรงดันสูง การใช้งานเฉพาะทาง | มีความแข็งแรงสูง ทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม | หนักกว่า ต้นทุนสูงกว่า เชื่อมยากกว่า |
| เหล็กแผ่นรีดเย็น (SPCC) | เซลล์ผู้บริโภคที่มีต้นทุนต่ำกว่า | ต้นทุนต่ำ ขึ้นรูปได้ดี | ไวต่อการกัดกร่อนโดยไม่ต้องเคลือบ |
| เหล็กชุบนิกเกิล | เซลล์เครื่องใช้ไฟฟ้า | ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนบนเหล็กเปลือย | การชุบสามารถเสื่อมสภาพได้ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย |
สำหรับเซลล์ LiFePO4 ทรงแท่งปริซึมรูปแบบขนาดใหญ่สมัยใหม่ที่ใช้ในชุดแบตเตอรี่ EV ฝาครอบอะลูมิเนียมอัลลอยด์ในช่วงความหนา 1.0–1.5 มม. ถือเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม อะลูมิเนียมสามารถเข้ากันได้กับตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่มีน้ำซึ่งใช้ในเซลล์ลิเธียม ให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ดีเยี่ยมกับกระป๋องอะลูมิเนียม และรักษาน้ำหนักของเซลล์โดยรวมให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อเซลล์หลายพันเซลล์ถูกประกอบเป็นชุดแบตเตอรี่รถยนต์คันเดียว
การผลิตฝาครอบเซลล์แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่มีความแม่นยำหลายประการ และวิธีการปิดผนึกที่ใช้ในการติดฝาครอบเข้ากับตัวเซลล์ถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดขั้นตอนหนึ่งในกระบวนการประกอบเซลล์ทั้งหมด ข้อบกพร่องใดๆ ในซีล แม้แต่รูเข็ม จะทำให้เกิดการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ ความชื้นเข้าไป และเซลล์ทำงานล้มเหลวก่อนวัยอันควร
แผ่นปิดนั้นผลิตขึ้นโดยการปั๊มอย่างแม่นยำจากแผ่นอลูมิเนียมหรือเหล็ก โดยทั่วไปแล้วรูเทอร์มินัลโพสต์ ร่องระบายอากาศ และรูช่องฉีดจะถูกสร้างขึ้นในแม่พิมพ์ปั๊มเดียวกันหรือในการตัดเฉือนขั้นที่สอง ความคลาดเคลื่อนของขนาดที่แคบเป็นสิ่งสำคัญ — ฝาครอบจะต้องพอดีกับช่องเปิดเซลล์อย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมมีความสม่ำเสมอ สำหรับการผลิตเซลล์ในปริมาณมาก ฝาครอบจะถูกผลิตขึ้นในสายการปั๊มอัตโนมัติที่สามารถรองรับได้หลายล้านชิ้นต่อเดือน โดยมีการตรวจสอบขนาด 100% โดยใช้ระบบวิชันซิสเต็มและอุปกรณ์ตรวจวัดด้วยเลเซอร์
เสาขั้วต่อจะถูกประกอบเข้ากับฝาครอบโดยมีซีลฉนวนอยู่ในกระบวนการประกอบย่อย วัสดุซีลถูกอัดขึ้นรูปรอบๆ เสาขั้วต่อและกดลงในรูฝาครอบ ทำให้เกิดการแทรกแซงทางกลที่ให้ทั้งการแยกทางไฟฟ้าและซีลสุญญากาศ จากนั้น ส่วนประกอบจะถูกทดสอบการรั่วของฮีเลียมเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลก่อนที่ฝาครอบจะเคลื่อนไปยังขั้นตอนการผลิตถัดไป อัตราความล้มเหลวของซีลจะอยู่ที่ระดับส่วนต่อล้านในการผลิตเซลล์ที่มีคุณภาพ เนื่องจากการซีลที่ขั้วต่อที่รั่วนั้นไม่สามารถซ่อมแซมได้เมื่อประกอบเซลล์แล้ว
เมื่อประกอบภายในเซลล์และวางฝาปิดลงบนกระป๋องแล้ว รอยต่อระหว่างขอบฝาปิดและผนังกระป๋องจะถูกปิดผนึกโดยการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง สายการผลิตเซลล์แบบแท่งปริซึมสมัยใหม่ใช้เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงที่สร้างเม็ดบีดเชื่อมแคบและสม่ำเสมอรอบๆ ขอบด้านนอกทั้งหมดของฝาครอบภายในเวลาไม่กี่วินาที พารามิเตอร์เลเซอร์ ได้แก่ กำลัง ความเร็ว ตำแหน่งโฟกัส และการไหลของก๊าซป้องกัน ได้รับการควบคุมและตรวจสอบอย่างเข้มงวดแบบเรียลไทม์ หลังการเชื่อม ทุกเซลล์จะผ่านการทดสอบการรั่วของฮีเลียม โดยวางเซลล์ไว้ในห้องทดสอบ และแมสสเปกโตรมิเตอร์จะตรวจพบฮีเลียมที่หลุดออกมาจากข้อบกพร่องในการเชื่อม เซลล์ที่ไม่ผ่านการทดสอบการรั่วจะถูกตัดทิ้งทันที
ความท้าทายในทางปฏิบัติประการหนึ่งเมื่อต้องจัดหาฝาครอบเซลล์แบบแท่งปริซึมทดแทนหรือการออกแบบชุดแบตเตอรี่ใหม่ คือความเข้ากันได้ของมิติ ต่างจากเซลล์ทรงกระบอกซึ่งมีขนาดมาตรฐานสากล (18650, 21700, 26650 เป็นต้น) เซลล์แบบแท่งปริซึมไม่เป็นไปตามมาตรฐานสากล ขนาดเซลล์แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างผู้ผลิตและแม้กระทั่งระหว่างรุ่นผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตรายเดียวกัน
เมื่อระบุหรือจัดหาฝาครอบเซลล์แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึม ขนาดต่อไปนี้จะต้องตรงกันทุกประการ:
ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ออกแบบชุดแบตเตอรี่ที่จัดหาฝาครอบสำหรับการผลิตเซลล์แบบกำหนดเองในปริมาณน้อย ช่างเทคนิคซ่อมแซมการเปลี่ยนส่วนประกอบที่เสียหาย หรือผู้ผลิตแบตเตอรี่ที่ประเมินซัพพลายเออร์รายใหม่ การประเมินคุณภาพของฝาครอบเซลล์แบบแท่งปริซึมจำเป็นต้องตรวจสอบคุณลักษณะเฉพาะหลายประการ นอกเหนือจากราคาและขนาดที่พอดี
ซัพพลายเออร์ที่มีชื่อเสียงจะออกใบรับรองวัสดุ (ใบรับรองโรงงาน) สำหรับอลูมิเนียมหรือเหล็กที่ใช้ในฝาครอบ เพื่อยืนยันเกรดโลหะผสม คุณสมบัติทางกล และองค์ประกอบทางเคมี สำหรับการใช้งานที่อยู่ภายใต้มาตรฐานคุณภาพยานยนต์ (IATF 16949) หรือกฎระเบียบด้านความปลอดภัย การตรวจสอบย้อนกลับวัสดุอย่างเต็มรูปแบบตั้งแต่วัตถุดิบไปจนถึงชิ้นส่วนสำเร็จรูปถือเป็นข้อกำหนดพื้นฐาน ฝาครอบที่ทำจากโลหะที่ไม่ผ่านการตรวจสอบหรือรีไซเคิลซึ่งมีองค์ประกอบที่ไม่รู้จักอาจมีความแข็งไม่สอดคล้องกัน เชื่อมได้ไม่ดี และพฤติกรรมการเปิดใช้งานช่องระบายอากาศที่คาดเดาไม่ได้
สอบถามซัพพลายเออร์เกี่ยวกับระเบียบปฏิบัติการตรวจสอบขาเข้าและขาออกเพื่อความสมบูรณ์ของซีล ฝาครอบคุณภาพควรมีผลการทดสอบการรั่วไหลเป็นเอกสาร ซึ่งควรทำโดยใช้แมสสเปกโตรมิเตอร์ฮีเลียมหรือเทียบเท่า อัตราการรั่วไหลที่ยอมรับได้สำหรับฉนวนขั้วต่อส่วนปลายเซลล์แบบแท่งปริซึมที่ปิดผนึกอย่างเหมาะสม โดยทั่วไปแล้วจะน้อยกว่า 1×10⁻7 Pa·m³/s ซัพพลายเออร์ที่ไม่สามารถให้ข้อมูลการทดสอบหรือผู้ที่พึ่งพาการตรวจสอบด้วยสายตาเท่านั้นควรได้รับการปฏิบัติด้วยความระมัดระวัง
การให้คะแนนร่องระบายอากาศบนฝาครอบจะต้องได้รับการตัดเฉือนให้มีความลึกสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าช่องระบายอากาศจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายในช่วงความดันที่ระบุ ฝาครอบที่มีความลึกของร่องระบายแบบแปรผัน — เกิดจากเครื่องมือที่สึกหรอหรือการควบคุมกระบวนการที่ไม่ดี — อาจระบายเร็วเกินไป (ลดประสิทธิภาพของเซลล์ภายใต้การบวมปกติ) หรือไม่สามารถระบายด้วยแรงดันที่ถูกต้องในระหว่างเกิดข้อผิดพลาดของแท้ ขอข้อมูลการทดสอบแรงดันในการเปิดใช้งานช่องระบายอากาศจากซัพพลายเออร์ ซึ่งแสดงการกระจายของแรงกดดันในการเปิดใช้งานทั่วทั้งล็อตตัวอย่าง
พื้นผิวที่ผสมพันธุ์ระหว่างขอบฝาครอบและเซลล์ต้องสะอาด เรียบ และปราศจากเสี้ยน ออกซิเดชั่น หรือการปนเปื้อน น้ำมันที่ตกค้างจากการปั๊มจะต้องทำความสะอาดออกให้หมดก่อนที่จะทำการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เนื่องจากการปนเปื้อนแม้เพียงเล็กน้อยก็ทำให้เกิดรูพรุนในการเชื่อมและข้อต่อที่อ่อนแอ ตรวจสอบฝาครอบภายใต้การขยายเพื่อดูเสี้ยนที่ขอบ และยืนยันกับซัพพลายเออร์ว่ากระบวนการทำความสะอาดหลังการปั๊มได้รับการตรวจสอบแล้วว่าเข้ากันได้กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์
เมื่อเซลล์ลิเธียมทรงแท่งปริซึมเกิดปัญหา ฝาครอบมักจะเป็นจุดที่สัญญาณแรกที่มองเห็นได้ปรากฏขึ้น การรับรู้โหมดความล้มเหลวของฝาครอบสามารถช่วยวินิจฉัยสาเหตุที่แท้จริงของปัญหาเซลล์หรือแพ็คได้แม่นยำยิ่งขึ้น
แอพเพล็ต
คอลเซ็นเตอร์:
Tel:+86-0512-63263955
Email :[email protected]
ลิขสิทธิ์ © Goode EIS (ซูโจว) คอร์ป จำกัด
วัสดุคอมโพสิตฉนวนและชิ้นส่วนสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานสะอาด

cn