影響電池包氣密性的關鍵因素及改善要點

1影響電池包氣密性的因素

1.1碳素鋼鈑金箱體

一般而言，碳素鋼鈑金箱體采用鈑金沖壓成零部件后，直接進行拼接，再進行點焊成型。 在焊接時，首先要控制焊接電流大小，防止焊穿或漏焊。

其次，在箱體焊接成型后，要進行整形處理，特別是要求箱體密封面平整、無毛刺。 再次，是要保持接插件安裝面的漆膜表面粗糙度。 為了驗證漆膜表面粗糙度對氣密性的影響，設計了以下試驗（圖1）。

在同樣的試驗設備及試驗條件下，準備體積為0.5 m^3 的密閉試驗箱、轉(zhuǎn)接板（3個）、接插件、防爆透氣閥和充氣軟管。 具體試驗過程如下：

（1）充氣前，先將轉(zhuǎn)接板表面噴涂具有不同粗糙度的漆膜，待漆膜干透后，使用表面粗糙度測量儀對3個接插件轉(zhuǎn)接板的漆膜表面粗糙度進行3組數(shù)據(jù)的測量，誤差范圍為±3μm；

（2）將轉(zhuǎn)接板逐個安裝在試驗箱側(cè)壁上，轉(zhuǎn)接板與試驗箱有密封墊，以確保密封；

（3）將充氣接頭連接防爆透氣閥進行充氣至1000Pa，保壓60s，測量不同轉(zhuǎn)接板試驗箱的泄漏量大小。 試驗測量的結(jié)果如表1所示。

通過試驗驗證，發(fā)現(xiàn)在不同的漆膜表面粗糙度的情況下，接插件安裝面的氣密性能差異較大。 在生產(chǎn)制作箱體時，須特別注意控制接插件安裝面的漆膜粗糙度，并避免此部位出現(xiàn)凸凹不平、顆粒、褶皺等缺陷。

1.2 鋁合金型材箱體

采用“鋁型材擠壓成型＋攪拌摩擦焊＋冷金屬過渡（CMT）補焊”的工藝是目前比較通用的做法。 具體控制要點如下：

首先須防止焊穿、偏縫、CMT漏焊。

其次，在進行攪拌摩擦焊時，刀具與箱體底板接觸會產(chǎn)生大量熱量，引起箱體的變形，使得后期在進行裝配時，箱蓋壓緊密封墊，密封墊局部受壓不均勻，從而形成不同的壓縮變形率。 當電池包內(nèi)外產(chǎn)生壓差時，會產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。 為保證良好的焊接質(zhì)量，減少變形及焊接缺陷，攪拌摩擦焊的建議參數(shù)為1600～1800r/min，走速為800~1000mm/min。

再次是CMT補焊，當攪拌摩擦焊下線后，一般要采用手工補焊的方式進行加焊，在可能漏氣或者焊接不良的位置適當滿焊，特別是在箱體密封面邊框結(jié)合部位，此部位一般厚度為2mm。 由于鋁合金材質(zhì)本身的特性，焊接電流過小時熔焊深度不夠，容易產(chǎn)生虛焊； 焊接電流過大時，薄板位置又容易產(chǎn)生開裂和穿焊。

為了保證焊接強度，往往需要在接縫處堆焊，高度一般≤2.5mm。 然而，堆高的焊縫會在焊縫與法蘭面之間產(chǎn)生不規(guī)則角度及縫隙。 在裝配環(huán)節(jié)，當箱蓋壓縮密封墊時，密封墊會受到不同的擠壓應力，需要對焊縫進行打磨處理，形成最佳圓弧過渡形狀。 在裝配時，密封墊受力變形，可將焊縫周邊位置進行填充，起到良好的密封效果。 裝配示意圖如圖2和圖3所示。

另外，除了要調(diào)整好攪拌摩擦焊的工藝參數(shù)外，還要制作精良的焊裝夾具，以減小焊接變形，降低焊接缺陷的產(chǎn)生。

1.3鋁壓鑄箱體

鋁壓鑄箱體可以一體成型，改善要點主要針對合金材質(zhì)，防止有“砂眼”、夾渣等制造缺陷。 此外，鋁壓鑄箱體對密封條安裝面的平面度和精度要求較高，需要對安裝平面進行精加工處理。 鋁壓鑄箱體一般適用于小型電池包。 當電池箱尺寸較大時，可以增加拼焊工藝來彌補。 這類箱體可以很好地滿足IP67標準要求，但鑄造箱體受模具及工藝條件和自身質(zhì)量等因素的限制，對于大型電池包，需從輕量化及工藝實現(xiàn)的角度去具體考量。

1.4密封墊

密封墊對整包的氣密性起決定性作用，材質(zhì)要具備阻燃性能，并符合汽車行業(yè)禁用物質(zhì)的標準要求，同時要避免永久變形。 密封墊材料可使用硅膠泡棉。 同種密封墊在不同壓縮率條件下的氣密性試驗數(shù)據(jù)見表2。

該試驗是在同樣的試驗條件及試驗環(huán)境下進行的。 從試驗數(shù)據(jù)結(jié)果表明，密封墊在不同的壓縮率的情況下，永久變形力差別較大，壓縮率越高，泄漏量越

小，氣密性越好； 反之，氣密性越差。 在設計時需要綜合考慮壓縮率與永久變形率的關系。 選用合適的壓縮率的同時，密封墊的寬度要盡可能的覆蓋住整個箱體密封面。

1.5電池箱蓋

根據(jù)不同的制造成型工藝，電池箱蓋產(chǎn)品的韌性及強度差別很大。在電池包封蓋安裝時，容易造成受力不均而開裂，從而影響電池包的氣密性。在改善設計時，需要根據(jù)電池包的使用環(huán)境和具體要求進行匹配。例如：SMC電池箱蓋可以增大箱蓋法蘭邊與立面的圓角半徑，優(yōu)化纖維分布位置，以降低開裂風險。

1.6電氣接插件

電氣接插件的質(zhì)量優(yōu)劣與電池包氣密性的關系最為密切。電氣接插件的改善要點主要是接插件自身的密封性，特別是插針位置要有密封設計，接插件安裝面的平面度、Ｏ型密封圈的永久變形性等方面，這些因素都會直接或間接影響電池包的氣密性。

1.7防爆透氣閥

防爆透氣閥作為電池包的安全部件，具有內(nèi)部排氣和外部密封的雙重作用。其氣密性要求與電氣接插件類似，但要求防爆透氣閥的使用壽命應滿足電池包的整個生命周期。因此，在設計改善時，除充分考慮其密封性外，對使用壽命也有較高的要求。

2試驗方法

2.1氣密性試驗

在電池包裝配完畢后，按企業(yè)標準要求進行電池包密封性測試，滿足出貨要求。

2.2浸水測試

在進行浸水測試前，需要檢查電池系統(tǒng)的基本信息，包括單體電壓、單體溫度和絕緣電阻等，要確認電池系統(tǒng)各項參數(shù)處于正常狀態(tài)。經(jīng)氣密性測試合格，并且按顧客規(guī)定的標準要求充電。將其以實車裝配狀態(tài)與整車線束相連，完全浸入1m 水深，持續(xù)30min。

在測試后，需擦干水漬，測量單體電壓、溫度和絕緣電阻，并打開上蓋檢查外殼的進水情況。測試以顧客標準要求作為判定合格與否的依據(jù)。

2.3防塵測試

在進行防塵測試前，需要按照浸水試驗前的要求先檢查電池包的各項參數(shù)，確保測試狀態(tài)正常。在防塵箱內(nèi)進行防塵測試，按照測試箱容積，滑石粉用量為2kg/m^3，使用次數(shù)不超過20次。按正常位置將電池包放入測試箱內(nèi)，持續(xù)8h，測試要求殼內(nèi)無明顯灰塵。

3結(jié)論

電池包的密封性關乎到整車的使用安全，其密封性能除上述列舉的因素外，其他零部件也會直接或間接地影響電池包的密封性能。文中提到的內(nèi)容和方法只是其中一個方面，具體的密封性測試還需要不斷的探索、創(chuàng)新和改進。

審核編輯：湯梓紅