储能电池作为新能源电网调峰、户用储能的核心设备,其安全性能取决于多个关键部件的可靠性,其中极耳(连接电芯与
汇流排的导电部件)的绝缘层封装是防止短路、降低热失控风险的关键环节。该绝缘层需满足三大要求:绝缘电阻>10¹⁰Ω
(避免漏电流)、耐温>150℃(应对电池充放电发热)、阻燃等级 UL 94 V-0(防止火焰蔓延)。传统热缩管封装的密封性不
足与热固化胶的高温损伤,长期制约极耳绝缘层的量产质量。UVLED 固化设备通过低温快速固化与微米级涂层控制,为这
一封装工序提供了突破性解决方案。
一、传统工艺的核心瓶颈
储能电池极耳(铜基材,表面镀镍,厚度 0.2mm)的绝缘层封装,传统工艺存在以下局限:
热缩管封装:
依赖热风枪加热(120℃)使套管收缩,但极耳根部(与电芯连接的拐角处)易出现褶皱,导致密封不良,某储能电池厂商
测试显示,20% 样品在振动测试(10-2000Hz,10g 加速度)后出现套管开裂,绝缘电阻降至 10⁸Ω(低于安全阈值);
热缩管与极耳的贴合度差,高低温循环(-40℃~85℃,500 次)后易出现间隙,成为电解液渗透的隐患。
热固化胶封装:
需 100℃固化 60 分钟,高温导致极耳表面镀层氧化,接触电阻从 5mΩ 升至 15mΩ,增加电池内耗;
胶层厚度偏差 ±0.05mm,局部过厚处散热不良,在 1C 充放电循环中,极耳温度较设计值高 8℃,加速电池老化。
二、UVLED 固化的技术适配方案
1. 材料与波长的精准匹配
采用 405nm UVLED 线光源(功率密度 3W/cm²),配合改性环氧丙烯酸酯 UV 胶(含阻燃剂氢氧化铝):
波长选择:405nm 紫外光穿透极耳表面的 0.05mm 镀镍层后,能量保留率达 92%,可快速引发 UV 胶固化(胶层厚度 0.1
~0.15mm),避免极耳因高温氧化;
性能适配:UV 胶固化后绝缘电阻达 10¹²Ω(超传统工艺 2 个数量级),玻璃化转变温度(Tg)160℃,完全覆盖储能电池的
工作温度范围(-20℃~60℃)。
2. 工艺参数与设备设计
固化程序:分两段照射(预固化 1 秒,光强 60%;完全固化 2 秒,光强 100%),总耗时 3 秒,较传统热固化效率提升 1200
倍;
温度控制:UVLED 光源照射区域温升<40℃(红外测温仪实测),极耳镀层氧化率从传统工艺的 8% 降至 0.5%,接触电阻
稳定在 5±0.3mΩ;
精度控制:设备集成 CCD 视觉定位(精度 ±0.01mm)与精密涂胶阀,胶层厚度偏差控制在 ±0.01mm,无漏涂、堆胶现
象,极耳根部拐角处覆盖完整度达 100%。
三、量产验证与性能数据
某储能电池厂商引入该技术后,在 100Ah 磷酸铁锂电池极耳封装中取得以下成效:
安全性能:
绝缘电阻测试:1000 件样品均>10¹²Ω,通过 IEC 62133-2 绝缘耐压测试(500V DC,1 分钟无击穿);
阻燃测试:按 UL 94 标准,胶层燃烧时间<10 秒,无滴落引燃下方棉絮,达到 V-0 等级;
热失控模拟:针刺测试中,极耳绝缘层未破裂,短路电流从传统工艺的 800A 降至 300A(延缓热失控速度)。
可靠性测试:
高低温循环(-40℃~85℃,1000 次):胶层无开裂,绝缘电阻保持 10¹¹Ω 以上;
振动测试(10-2000Hz,10g 加速度,20 小时):绝缘层无剥离,极耳与胶层界面完好率 100%。
量产效益:
单极耳封装成本从 0.8 元降至 0.3 元(按年产 1GWh 储能电池计算,年节约成本约 500 万元);
设备能耗较热固化炉降低 80%(从 1.5kW/h 降至 0.3kW/h),光源寿命达 25000 小时,年维护成本减少 70%。
结语
UVLED 固化设备通过 405nm 波长的精准控制,在储能电池极耳绝缘层封装中实现了 “低温防氧化、高绝缘、强阻燃” 的
技术突破。随着储能电池向高能量密度(如 182Ah、21700 电芯)发展,极耳电流密度提升至 5A/mm²,对绝缘层的耐温、
耐老化要求进一步升级,UVLED 技术将以更高的涂层均匀度(±0.005mm)与材料兼容性(如适配陶瓷填充 UV 胶),成为
储能电池安全制造的核心工艺支撑,为新能源储能系统的可靠性筑牢 “第一道防线”。
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