电池包气密性是确保电池包质量和安全性的关键,关系到电池包的安全性、可靠性和使用寿命,电池包气密性检测不仅要在生产过程中进行,还在电池维护和检修中进行。
1-电池包气密性要求
实际生产中电池包的气密性需满足以下要求:
密封性能,电池包壳体、接口和连接件等部位需具有良好的密封性能,以防止灰尘、水气等外界杂质进入电池包内部,可以通过焊接、密封胶、防水材料等实现。
防水性能,以防止水分进入电池内部,导致短路、腐蚀等问题。根据国标GB38031-2020《电动汽车用动力电池安全要求》,电池及其组件的密封性能应达到IP67标准,多数新能源汽车用电池及其组件的密封性能要求更高,需满足IP68标准,即电池包在规定的水深和沉水时间内能够防止水进入。
传统的气密性检测方法包括压力法和浸泡法(水检)等。浸泡法则是将液冷板浸泡在水中,观察是否有气泡产生来判断密封性。
水道气密性测试槽
虽然IP68标准更加严格,但在实际应用中,压降法往往作为主要的检测手段,通过设定合适的气密检测标准来满足IP68的要求。压降法是通过测量电池包内部压力变化来判断电池包气密性。在进行气密性检测时,需要关注多个参数,如充气气压、充气时间、稳压时间和泄漏率。
差压基本原理图 直压基本原理图
2-液冷板渗液问题分析
随着动力电池汽车、电化学储能等市场需求的不断升级,更高的能量密度与功率密度电池包得到广泛应用。因为电池热特性,确保电池等核心设备的稳定运行,并提高能源利用效率,液冷技术是储能热管理主流技术路线之一,液冷系统的气密性测试成为了一个关键环节。
液冷板渗液是一个严重的问题:渗液会阻碍冷却液正常流动,影响液冷板散热效果,使得设备性能下降;渗液还可能会造成系统组件老化、损坏,降低系统的可靠性;渗液还可能腐蚀电子元件和线路,增加设备故障和火灾风险。
在液冷板生产制造过程中经过严密气密性测试,为何还会出现渗液问题?
液冷系统气密测试流程
渗液可能由多种因素导致:
l 微小裂缝和缺陷,景观气密性检测可能检测到大的泄露通道,但微小裂缝和缺陷可能仍然存在,这些微小的裂缝在液体压力或高温环境下可能会扩大,导致渗液。
l 冷却液表面张力与浸润性差异:冷却液的表面张力较低时,更容易通过微小缝隙渗透。如果液冷板的表面张力设计不合理或冷却液选择不当,可能会加剧渗液问题。
浸润性差异:不同冷却液对固体表面的浸润性有差异。如果液冷板的材料表面粗糙度高或有微观结构缺陷,冷却液可能更容易渗透。
l 安装或工艺问题:液冷板的安装工艺如果不够精细,或者焊接、连接等过程中存在缺陷,也可能导致密封不严,增加渗液的可能性。
l 环境条件:温度的变化,特别是高压环境,可能会影响冷却液的渗透性。尽管在气密性检测时可能未考虑这些环境因素,但在实际操作中,温度波动可能导致密封失效。
l 材料老化或疲劳:液冷板的材料如果使用时间过长,可能会发生老化或疲劳,导致其密封性能下降,从而增加渗液的风险。
3-液冷板渗液问题预防措施
l 改进液冷板设计:通过优化液冷板的结构和设计,减少微小裂缝和缺陷,提高其密封性能。例如,在流道面焊接模组安装梁时,采取防泄漏措施,避免冷却液泄漏。
l 提高制造工艺水平:在液冷板生产过程中,采用高质量的焊接工艺和材料,确保冷却液不易渗透。同时,在组装过程中,严格按照操作规程进行,避免出现松动或错误安装。
l 优化检测方法组合,保障检测效率的同时提高检测精度,降低漏检率。采用浸泡法、压降法进行气密性检测,操作简单、经济、效率高,适合大批量常规性的检测需求。但两种方法的检测精度较低,压降法检测精度一般为1×10-4Pa·m³/s的泄露速率,检测结果准确性易受温度、湿度、洁净度、压力等因素的干扰。采用检测精度更高、效果更好的检测设备将检测精度提升至1×10-6Pa·m³/s,提升检测效果。
除了液冷板本体的防范措施外,还需在冷却液选型、密封件选择及设备工作环境等多环节中采用合适的应对策略。
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