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超声波焊接动力锂电池外壳防水设计

2021-09-07 14:23
随着全球共享经济的发展,共享助力车、共享滑板车、共享平衡车、共享摩托车、换电电池等领域如雨后春笋般催生。与此同时,这些产品也对其动力电池提出了更高的要求。共享产品长期工作在野外环境下,环境温度多变、工况复杂多样,如果电池内部进水,可能导致电池短路、起火甚至爆炸。因此,动力电池外壳防水成为结构设计的工作重点,这也要求产品的防水等级至少需要提升到IP67及以上。
 
超声波焊接在产品尺寸较小且防水要求级别较低的情况下,一般选用超声波焊接。超声波焊接对产品上下塑胶外壳的定位、超声波导熔线的结构、塑料的材质、壁厚的选择、超声波设备的频率和功率等都有着严格的要求。超声波焊接防水主要原理是用超声能量将三角形柱快速软化和熔化接触面,塑胶熔化成液态后将上下塑胶外壳紧密粘合在一起。因此,超声波导熔线设计和定位设计是防水成败的关键。
 
定位方式设计
上下塑胶件在超声焊接过程中需要保证三角形柱的定位准确,且限位高度一般不低于1mm。可在上下塑胶件配合位置增加圆柱、凹槽定位结构,确保整个塑胶壳体定位准确。在设计的过程中,还需要考虑到塑胶壳外形的平面度和变形度,因此塑壳设计需要增加防变形设计,对模具分型线位置增加抛光等方式。
 
超声波导熔线的设计
导熔线的设计有很多种类型。其中有一种是上模产品面做成断点三角形柱,下模产品面做成水平面;还有一种是导熔线做成凹凸槽结构,超声波上模产品面做成凸结构、另外一半则做成凹槽结构,凸型结构的尺寸大于凹型结构的深度为0.5~1mm最佳。
 
其他锂电池外壳防水方式介绍:
1)胶槽点胶防水主要用于壁厚较小、防水级别IP67以上的电池规格;但是返工性很差,外壳无法重复利用。
2)灌胶防水一般用于IP68及以上防水级别,且电池要求防延烧、温度均衡性较高的电池,缺点是无法返工。
3)密封圈防水需要壁厚较大、且压力均匀的电池,防水级别可达IP67及以上,容易返工,外壳可循环利用。
4)液态硅胶二次注塑一般用于尺寸较小,但是要求IP67及以上防水级别的电池。该种方法相比密封圈更加稳定,但是成本较高。
 
锂电池外壳防水具有重要性和普遍性,超声波焊接一般用于尺寸较小,防水级别较低的电池规格。