Causas y medidas preventivas del bajo aislamiento en baterías de litio cuadradas
May 25, 2026
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Con el rápido desarrollo de vehículos de nueva energía, centrales eléctricas de almacenamiento de energía y industrias de electrónica de consumo, las baterías de iones de litio-se han convertido en el principal dispositivo de almacenamiento de energía debido a su alta densidad energética, su largo ciclo de vida y su excelente rendimiento. Entre ellas, las baterías de litio prismáticas, con su estructura simple y su fuerte estabilidad de empaque, se utilizan cada vez más en el campo de las baterías eléctricas para automóviles. La carcasa de aluminio de la batería prismática de litio convencional, con sus características livianas y de alta-resistencia, se ha convertido en la estructura de soporte central de las celdas prismáticas. Sin embargo, durante la producción y el uso, problemas como un aislamiento deficiente, corrosión de la carcasa y micro{5}}cortocircuitos pueden provocar fácilmente fugas de la batería, fallas del sistema e incluso riesgos de desbordamiento térmico, lo que afecta gravemente la seguridad general y la vida útil del paquete de baterías.
En las aplicaciones de baterías de producción-en masa, los valores bajos de aislamiento del módulo son un problema de calidad frecuente que puede provocar directamente fallos de funcionamiento del vehículo y paradas del sistema de batería. A través de la resolución de problemas de casos de falla típicos, se descubrió que la resistencia de aislamiento del módulo defectuoso era solo de 0,113 MΩ, muy por debajo del estándar de la industria. La inspección visual no reveló anomalías en el mazo de cables ni en los conectores y la película protectora exterior de la celda estaba intacta. Sólo la parte inferior de una celda mostró evidentes fugas de electrolito y marcas de corrosión de la carcasa. La carcasa de aluminio de la batería de litio de la celda involucrada en esta falla no mostró ningún daño físico. La causa principal del fallo se concentró en el aislamiento anormal dentro de la cubierta superior de la celda, que es un típico defecto oculto del proceso.
Los datos de las pruebas de rendimiento eléctrico mostraron que los parámetros de voltaje y resistencia interna de la celda defectuosa estaban dentro del rango normal, y las pruebas eléctricas convencionales no pudieron identificar el peligro oculto. Sin embargo, el voltaje del terminal negativo de la celda era significativamente menor que el valor estándar. El desmontaje y las pruebas revelaron una conductividad anormal entre el terminal negativo y la cubierta superior. La tomografía computarizada confirmó que había objetos extraños metálicos incrustados dentro de la capa de aislamiento de la cubierta superior, rompiendo directamente la estructura de aislamiento entre el terminal y la carcasa. Este defecto es común en la producción en masa de varias carcasas de aluminio para celdas prismáticas de iones de litio y es una falla oculta causada por negligencia en el control de objetos extraños en el proceso.
El seguimiento del proceso de producción reveló que los objetos extraños metálicos se originaban principalmente en dos procesos de alto-riesgo. En primer lugar, en las etapas de moldeo por inyección y prensado, el espacio entre los bordes cortantes de la matriz de corte del terminal negativo era demasiado grande, generando virutas de cobre y rebabas metálicas durante el proceso de prensado. En segundo lugar, se mezclaron partículas de acero inoxidable con la materia prima aislante de PPS y, después del moldeo por inyección, se incrustaron fragmentos de metal dentro de la capa aislante. Al mismo tiempo, los métodos abiertos de secado y alimentación conducían fácilmente a la inhalación de polvo metálico suspendido en el taller, lo que aumentaba aún más la probabilidad de que se mezclaran impurezas en la capa aislante de la cubierta superior de la carcasa de aluminio de la celda de energía de litio.
Este tipo de falla de aislamiento se caracteriza por una inducción lenta y una falla retardada, y no es un defecto inmediato en la fábrica. La celda pasa la prueba de aislamiento de tensión soportada de 500 V en fábrica, pero no se pueden detectar pequeños restos metálicos dentro de la capa de aislamiento. Después del montaje y soldadura de la batería, las altas temperaturas derriten la capa aislante de PP de la cubierta superior y los restos metálicos se desplazan con el flujo del coloide. Al enfriarse, el plástico se encoge y forma pequeños huecos. La vibración durante el funcionamiento del equipo provoca una conductividad intermitente entre los terminales y la cubierta superior, lo que provoca continuamente micro-cortocircuitos, lo que conduce gradualmente a corrosión electroquímica y fugas de electrolitos en la carcasa de aluminio de una batería de iones de litio- de una sola-celda.
La corrosión de la carcasa de aluminio de las baterías de litio tiene un mecanismo electroquímico claro que requiere el cumplimiento simultáneo de condiciones de cortocircuito iónico y electrónico. En condiciones normales, la carcasa de la batería tiene un alto potencial y está completamente aislada del electrodo negativo; Una vez que un objeto extraño metálico causa conductividad entre el terminal y la carcasa, el potencial de la carcasa de aluminio disminuye rápidamente, creando condiciones para la corrosión por litiación. Después de que la carcasa entra en contacto con los iones de litio en el electrolito, se produce una reacción redox, formando gradualmente una aleación de aluminio-litio, conforme a la lógica principal de falla por corrosión de las carcasas de aluminio para celdas prismáticas de fosfato de hierro y litio.
El proceso de corrosión de la carcasa consta de tres etapas: reducción de alúmina superficial, formación de aleación de litio y corrosión electroquímica profunda. A medida que continúa la reacción de intercalación del litio, los productos de corrosión se combinan con el aire y el dióxido de carbono para formar sales alcalinas, lo que acelera la erosión y las fugas de la capa. Debido a que el revestimiento exterior de la celda proporciona un aislamiento completo, con solo un espacio de ensamblaje pre-perforado y un orificio de posicionamiento en la parte inferior, los problemas de corrosión, fugas y fallas de aislamiento se concentran principalmente en el área inferior de la carcasa de aluminio de la celda de iones de litio.
Para abordar la causa fundamental de la introducción de materias extrañas en el metal, la industria necesita optimizar el control del proceso durante todo el proceso. Esto se puede lograr mejorando los materiales del molde, reduciendo el espacio libre de las cuchillas y agregando un proceso de desbarbado y pulido para eliminar los desechos metálicos generados durante el procesamiento de los electrodos; agregar un proceso de prueba y separación de metales de materia prima para filtrar las impurezas de la materia prima de PPS; y modificar el equipo de secado y succión para adoptar un modo de operación de circuito cerrado-, reduciendo de manera integral el riesgo de contaminación por materias extrañas durante la producción de carcasas de aluminio para cajas de baterías prismáticas y cilíndricas.
La optimización de los estándares de prueba es el medio principal para interceptar fallas latentes. La prueba de tensión soportada de 500 V existente no puede penetrar pequeños espacios de aislamiento y es insuficiente para detectar defectos de residuos metálicos incrustados. Si bien se conservan los estándares de prueba originales, se agregó un nuevo proceso de inspección de acabado completo-de corriente de 2 mA y alto-voltaje de 1500 V, que puede identificar eficazmente problemas de aislamiento anormales en la cubierta superior, interceptar con precisión las celdas defectuosas y mejorar significativamente la tasa de aprobación de fábrica y la estabilidad operativa a largo plazo- de las celdas correspondientes para la caja de la batería de aluminio estampado y embutición profunda.
En resumen, la causa principal del bajo aislamiento y la corrosión de la carcasa en las baterías de litio cuadradas es la falta de control sobre los objetos metálicos extraños durante el proceso de producción. Los micro-cortocircuitos ocultos pueden provocar gradualmente fallos en la batería y riesgos para la seguridad. En la producción en masa de baterías eléctricas, el control de las materias primas, la optimización de los procesos y las actualizaciones de las pruebas de alto voltaje-son indispensables. Sólo estableciendo un sistema integral de control de calidad se pueden evitar desde su origen los problemas de fallas de aislamiento en varias carcasas de aluminio de baterías de celdas secas de litio, garantizando el funcionamiento seguro y estable del sistema de baterías de energía.
Para la optimización de procesos decarcasas de aluminio de celda seca de litio, diagnóstico de fallas de aislamiento y soluciones de inspección de calidad de producción en masa, consulte a nuestro equipo técnico profesional. Podemos personalizar una solución de control integral basada en las condiciones de producción para evitar eficazmente fallas en el aislamiento de la batería y problemas de corrosión de la carcasa.
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