氦检设备在电池行业应用的发展趋势

2021-08-24 09:03
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泄漏会让锂电池出现电解液挥发、水分渗入、鼓胀等诸多问题,进而导致锂电池性能下降乃至起火爆炸。也许在很多人的印象中,体积及容量都较小的数码锂电池泄漏表现没那么明显,甚至认为即使泄漏了也不会出现什么大问题,所以一直未引起行业重视。001.png

    不过,随着动力电池市场的兴起,以及下游车企对动力电池各项性能(尤其是安全性能和能量密度)要求极大提高,泄漏问题愈发得到动力电池企业的重视。

    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最高,要比企业现有检测设备的检漏精度要高3-4个数量级。

    但令人感到奇怪的是,目前国内电池企业普遍采用的还是水泡、气检等传统检漏方法,只有CATL、比亚迪等极个别大型动力电池企业在几年前开始用氦检设备做工艺尝试,至今仍只有寥寥几家在使用氦检设备。

    既然是产品品质要求提升所需,为什么当前采用氦检设备的动力电池企业数量这么少?技术及市场推广难点在哪?未来发展走势是怎样的?

    氦检设备相比于传统检漏方法优势

    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,最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。而成品检是连电池最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。锐诚斑斓图.jpg

    动力电池企业对于氦检设备的接受程度

    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、比亚迪这样的**动力电池企业基本都在用氦检设备。其实最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。

锂电池行业作为新兴行业,电池厂未必都意识到了杜绝电池泄漏的重要性,也未必给了足够的重视。作为专业的氦检设备提供商,博为光电致力于用“专业”给锂电池行业技术支撑和帮助,公司设备可以根据电池企业泄漏标准灵活设定。

    氦检适合国内电池多样型号

    目前氦检适合用于方形铝壳和圆柱铝壳电池。中国作为方形铝壳电池**生产地,现在已经在用氦检的基本都是方形铝壳电池,只要做这种型号电池的电池厂都开始考虑用氦检。生产圆柱铝壳电池厂家也逐步开始用氦检。

    而生产圆柱钢壳18650的电池厂认为通过工艺可以保证泄漏很低,所以不用氦检。至于软包电池不用氦检的原因在于,其外面是一层软性材料,内外压差极小,气体出不来,导致目前没有很好的解决方案。

    氦检设备的成本不会给电池厂增加成本负担

    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,博为光电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。

    未来电池行业对氦检设备的需求增长

    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,到最后应该可以给各种不同类型电池都能提供**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。