隨著全球?qū)沙掷m(xù)能源解決方案的需求日益增長(zhǎng)，電動(dòng)汽車(chē)（EV）和混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）的發(fā)展已經(jīng)成為汽車(chē)工業(yè)的重要趨勢(shì)。這些車(chē)輛的核心是高能量密度的電池系統(tǒng)，它們不僅需要提供足夠的動(dòng)力以支持車(chē)輛的運(yùn)行，還要保證在各種環(huán)境和操作條件下的可靠性和安全性。電池的性能，尤其是在全電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車(chē)中，直接關(guān)系到車(chē)輛的續(xù)航能力、加速性能和整體效率。
盡管電池技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，但電池系統(tǒng)的可靠性和安全性仍然是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。電池組的電化學(xué)性能和整體健壯性已經(jīng)得到了廣泛的研究和測(cè)試，包括溫度循環(huán)、環(huán)境適應(yīng)性、充放電循環(huán)和振動(dòng)測(cè)試等。然而，一個(gè)關(guān)鍵的領(lǐng)域——電芯之間的連接性能，卻往往被忽視。這些連接不僅管理著電芯之間的電流流動(dòng)，還對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定能量輸出至關(guān)重要。
電芯連接的質(zhì)量問(wèn)題可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。高電阻連接可能會(huì)引起過(guò)熱，而連接的斷開(kāi)則可能導(dǎo)致可用電芯數(shù)量減少，進(jìn)而增加剩余電芯的負(fù)擔(dān)，引發(fā)過(guò)熱甚至火災(zāi)。因此，電芯連接的強(qiáng)度和可靠性是確保電池系統(tǒng)安全和高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。本文科準(zhǔn)測(cè)控小編旨在探討電芯連接強(qiáng)度測(cè)試的原理和方法，分析當(dāng)前使用的連接技術(shù)，以及它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。
一、常見(jiàn)連接方式
目前，電芯連接技術(shù)包括超聲引線鍵合、激光帶式鍵合和極片點(diǎn)焊等，每種技術(shù)都有其特定的優(yōu)勢(shì)和局限性。例如，超聲引線鍵合以其高速和靈活性而受到青睞，但其連接強(qiáng)度卻受到連接表面清潔度的影響。因此，對(duì)這些連接技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，以確保它們能夠形成堅(jiān)固的連接，是減少未來(lái)電池故障風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。
二、連接性可靠性測(cè)試
為了確保電池在長(zhǎng)時(shí)間和反復(fù)的大電流充放電過(guò)程中保持穩(wěn)定且不發(fā)生故障，電芯之間的連接工藝必須嚴(yán)格控制，以保證連接的高質(zhì)量。盡管現(xiàn)有的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在識(shí)別電芯表面的缺陷方面發(fā)揮了作用，但它們存在一定的局限性。例如，如果連接表面存在污染物，或者鍵合未能形成堅(jiān)固的連接，傳統(tǒng)的視覺(jué)檢測(cè)可能無(wú)法察覺(jué)。此外，焊接不牢靠，僅形成較小的接觸面積，也可能導(dǎo)致連接強(qiáng)度不足。在這些情況下，僅通過(guò)視覺(jué)檢查是不夠的，必須采用物理的機(jī)械測(cè)試方法來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估焊接的強(qiáng)度。
進(jìn)行機(jī)械拉力測(cè)試時(shí)，需要使用小型鉤子或剪切工具，以及配備高靈敏度的力傳感器（能夠測(cè)量到0.01cN的微小力量）。
如圖所示的測(cè)試方法示意圖，這種測(cè)試能夠提供對(duì)焊接強(qiáng)度的直接測(cè)量。通過(guò)這種精確的機(jī)械測(cè)試，我們可以確保電芯之間的連接不僅在視覺(jué)上無(wú)缺陷，而且在物理強(qiáng)度上也符合所需的標(biāo)準(zhǔn)，從而保障電池系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性和安全性。
三、檢測(cè)設(shè)備
1、Alpha-W260推拉力測(cè)試機(jī)
1) 設(shè)備介紹
1）設(shè)備概述
a、多功能焊接強(qiáng)度測(cè)試儀是一種專(zhuān)為微電子領(lǐng)域設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備，用于評(píng)估引線鍵合后的焊接強(qiáng)度、焊點(diǎn)與基板的粘接強(qiáng)度以及進(jìn)行失效分析。該儀器能夠執(zhí)行多種測(cè)試，如晶片推力測(cè)試、金球推力測(cè)試和金線拉力測(cè)試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測(cè)試的精確性。
b、用戶(hù)可以根據(jù)具體的測(cè)試需求更換相應(yīng)的測(cè)試模塊，系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別并調(diào)整到合適的量程。這種靈活性使得設(shè)備能夠適應(yīng)不同產(chǎn)品的測(cè)試需求。每個(gè)測(cè)試工位都設(shè)有獨(dú)立安全高度和速度限制，以防止因誤操作而損壞測(cè)試探頭。該系統(tǒng)以快速、精確和廣泛的適用性為特點(diǎn)。
c、該測(cè)試儀廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路封裝測(cè)試、LED封裝測(cè)試、光電器件封裝測(cè)試、PCBA電子組裝測(cè)試，以及汽車(chē)電子、航空航天和軍事等領(lǐng)域。同時(shí)，它也適用于電子分析和研究單位進(jìn)行失效分析，以及教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)和研究活動(dòng)。
2）設(shè)備特點(diǎn)
3）試樣
圓柱電芯的電池組
電芯組成的電池組，電芯之間采用引線鍵合的方式焊接在一起。
四、檢測(cè)流程
步驟一、準(zhǔn)備階段
設(shè)備檢查：確保多功能焊接強(qiáng)度測(cè)試儀處于良好工作狀態(tài)，所有部件均已校準(zhǔn)。
CCD識(shí)別：使用CCD相機(jī)識(shí)別并定位鍵合位置，確保測(cè)試的精確性。
治具準(zhǔn)備：準(zhǔn)備適合測(cè)試的小型鉤子或剪切工具，并確保它們與測(cè)試機(jī)的微米精度X、Y、Z軸兼容。
步驟二、設(shè)定測(cè)試參數(shù)
設(shè)備概述：了解測(cè)試儀的功能，包括晶片推力測(cè)試、金球推力測(cè)試和金線拉力測(cè)試等。
參數(shù)輸入：根據(jù)測(cè)試需求，輸入測(cè)試的高度、速度、測(cè)試起點(diǎn)和終點(diǎn)。
安全設(shè)置：為每個(gè)測(cè)試工位設(shè)定獨(dú)立安全高度和速度限制，防止誤操作損壞探頭。
步驟三、測(cè)試模塊更換
模塊選擇：根據(jù)待測(cè)試電芯的特定需求，更換相應(yīng)的測(cè)試模塊。
系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別：確保系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別更換的模塊，并調(diào)整到合適的量程。
步驟四、測(cè)試執(zhí)行
對(duì)準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)：使用X、Y、Z軸將治具精確對(duì)準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)。
開(kāi)始測(cè)試：?jiǎn)?dòng)測(cè)試儀，按照預(yù)設(shè)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試動(dòng)作。
數(shù)據(jù)采集：測(cè)試過(guò)程中，高速力值采集系統(tǒng)將實(shí)時(shí)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。
步驟五、無(wú)損測(cè)試
敏感度調(diào)整：如果測(cè)試設(shè)備足夠敏感，調(diào)整設(shè)備以在極低的力下進(jìn)行無(wú)損測(cè)試，以評(píng)估焊接強(qiáng)度而不損壞電芯。
步驟六、數(shù)據(jù)記錄與分析
圖像和視頻記錄：記錄整個(gè)測(cè)試過(guò)程的圖像和視頻，以便于后續(xù)分析和記錄。
數(shù)據(jù)評(píng)估：分析測(cè)試數(shù)據(jù)，確定焊接強(qiáng)度是否符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
失效分析：如果測(cè)試結(jié)果不理想，進(jìn)行失效分析，以識(shí)別問(wèn)題所在并提出改進(jìn)措施。
步驟七、測(cè)試報(bào)告
結(jié)果整理：整理測(cè)試結(jié)果和分析數(shù)據(jù)，編制測(cè)試報(bào)告。
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