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超聲波焊接動(dòng)力鋰電池外殼防水設(shè)計(jì)

2021-09-07 14:23
隨著全球共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，共享助力車、共享滑板車、共享平衡車、共享摩托車、換電電池等領(lǐng)域如雨后春筍般催生。與此同時(shí)，這些產(chǎn)品也對(duì)其動(dòng)力電池提出了更高的要求。共享產(chǎn)品長(zhǎng)期工作在野外環(huán)境下，環(huán)境溫度多變、工況復(fù)雜多樣，如果電池內(nèi)部進(jìn)水，可能導(dǎo)致電池短路、起火甚至爆炸。因此，動(dòng)力電池外殼防水成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作重點(diǎn)，這也要求產(chǎn)品的防水等級(jí)至少需要提升到IP67及以上。
 
超聲波焊接在產(chǎn)品尺寸較小且防水要求級(jí)別較低的情況下，一般選用超聲波焊接。超聲波焊接對(duì)產(chǎn)品上下塑膠外殼的定位、超聲波導(dǎo)熔線的結(jié)構(gòu)、塑料的材質(zhì)、壁厚的選擇、超聲波設(shè)備的頻率和功率等都有著嚴(yán)格的要求。超聲波焊接防水主要原理是用超聲能量將三角形柱快速軟化和熔化接觸面，塑膠熔化成液態(tài)后將上下塑膠外殼緊密粘合在一起。因此，超聲波導(dǎo)熔線設(shè)計(jì)和定位設(shè)計(jì)是防水成敗的關(guān)鍵。
 
定位方式設(shè)計(jì)
上下塑膠件在超聲焊接過程中需要保證三角形柱的定位準(zhǔn)確，且限位高度一般不低于1mm。可在上下塑膠件配合位置增加圓柱、凹槽定位結(jié)構(gòu)，確保整個(gè)塑膠殼體定位準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)的過程中，還需要考慮到塑膠殼外形的平面度和變形度，因此塑殼設(shè)計(jì)需要增加防變形設(shè)計(jì)，對(duì)模具分型線位置增加拋光等方式。
 
超聲波導(dǎo)熔線的設(shè)計(jì)
導(dǎo)熔線的設(shè)計(jì)有很多種類型。其中有一種是上模產(chǎn)品面做成斷點(diǎn)三角形柱，下模產(chǎn)品面做成水平面；還有一種是導(dǎo)熔線做成凹凸槽結(jié)構(gòu)，超聲波上模產(chǎn)品面做成凸結(jié)構(gòu)、另外一半則做成凹槽結(jié)構(gòu)，凸型結(jié)構(gòu)的尺寸大于凹型結(jié)構(gòu)的深度為0.5～1mm最佳。
 
其他鋰電池外殼防水方式介紹：
1）膠槽點(diǎn)膠防水主要用于壁厚較小、防水級(jí)別IP67以上的電池規(guī)格；但是返工性很差，外殼無法重復(fù)利用。
2）灌膠防水一般用于IP68及以上防水級(jí)別，且電池要求防延燒、溫度均衡性較高的電池，缺點(diǎn)是無法返工。
3）密封圈防水需要壁厚較大、且壓力均勻的電池，防水級(jí)別可達(dá)IP67及以上，容易返工，外殼可循環(huán)利用。
4）液態(tài)硅膠二次注塑一般用于尺寸較小，但是要求IP67及以上防水級(jí)別的電池。該種方法相比密封圈更加穩(wěn)定，但是成本較高。
 
鋰電池外殼防水具有重要性和普遍性，超聲波焊接一般用于尺寸較小，防水級(jí)別較低的電池規(guī)格。